Kosmologijoje yra klausimų, kurie atrodo techniniai, kol viskas nesusiveda į vieną skaičių. Šiuo atveju tai Hubble’o konstanta, rodanti, kaip greitai plečiasi Visata. Naujausi Jameso Webbo kosminio teleskopo duomenys turėjo padėti padėti tašką, tačiau vietoje to dar labiau sustiprino vadinamąją Hubble’o įtampą.
Vietinės Visatos matavimai, paremti cefeidėmis ir Ia tipo supernovomis, rodo maždaug 73,2–73,5 kilometro per sekundę vienam megaparsekui reikšmę. Neapibrėžtis siekia mažiau nei 1,3 proc., todėl skirtumą nuo kito metodo darosi vis sunkiau nurašyti atsitiktinumui.
Tuo pat metu standartinis kosmologinis modelis, remiantis ankstyvosios Visatos mikrobinės foninės spinduliuotės duomenimis, leidžia tikėtis maždaug 67–68 kilometrų per sekundę vienam megaparsekui. Skirtumas tarp šių dviejų dydžių statistiškai yra labai reikšmingas ir artėja prie lygio, kai ginčas tampa nebe apie matavimo smulkmenas, o apie pačio modelio pilnumą.
Ko tikėjosi iš Jameso Webbo?
Ilgą laiką patogiausias paaiškinimas buvo įtarimas, kad problema slypi atstumų nustatymo grandinėje, vadinamoje kosmine atstumų „kopėčių“ schema. Joje pirmiausia kalibruojamos cefeidės, o tada jų pagrindu nustatomi didesni atstumai naudojant Ia tipo supernovas.
Buvo keliamas klausimas, ar Hubble’o teleskopas, stebėdamas cefeides tankiuose žvaigždžių laukuose, negalėjo sistemingai iškraipyti jų ryškio. Jei cefeidės atrodytų kiek ryškesnės dėl foninių žvaigždžių šviesos, atstumai būtų įvertinti netiksliai, o kartu pakistų ir Hubble’o konstantos reikšmė.
Jameso Webbo teleskopas, turintis geresnę skiriamąją gebą ir dirbantis infraraudonųjų spindulių ruože, leidžia patikimiau atskirti cefeides nuo foninės šviesos. Tyrimuose, kuriuos vykdė Adamo Riesso vadovaujama komanda, buvo ieškota būtent tokio sisteminio šališkumo, tačiau reikšmingo efekto, galinčio paaiškinti neatitikimą, neaptikta.
Skaičius, nuo kurio priklauso Visatos istorija
Hubble’o konstanta nėra vien akademinis ginčas. Nuo jos priklauso Visatos amžiaus įverčiai, materijos ir tamsiosios energijos santykio interpretacijos bei tai, kaip suderinami skirtingų laikotarpių stebėjimai į vieną nuoseklią kosmologinę istoriją.
Jeigu matuojant šiandienos Visatos plėtimąsi gaunamas vienas rezultatas, o iš ankstyvosios Visatos fizikos sekantis kitas, tai reiškia, kad kažkur slypi neatitikimas. Tuomet tenka svarstyti dvi kryptis: arba vis dar egzistuoja neįvertinta sisteminė paklaida, arba standartiniame modelyje trūksta tam tikro fizikinio ingrediento.
Pastaraisiais metais tarp galimų paaiškinimų dažniau minimi scenarijai, kuriuose ankstyvojoje Visatoje galėjo egzistuoti papildomas energijos komponentas, trumpam pakeitęs plėtimosi eigą. Tokios idėjos dažnai siejamos su vadinamąja ankstyvąja tamsiąja energija ar kitomis modifikacijomis, kurios paveiktų sąlygas iki rekombinacijos epochos.
Kodėl įtampa niekur nedingsta?
Mokslas atsargiai vertina kalbas apie naują fiziką, nes istorijoje netrūko atvejų, kai „anomalia“ vėliau pasirodydavo esanti matavimo klaida. Dėl to per pastarąjį dešimtmetį buvo kruopščiai tikrinamos cefeidžių kalibracijos, supernovų duomenys, foninės šviesos poveikis ir alternatyvūs atstumų indikatoriai.
Vis dėlto naujausi derinti Jameso Webbo ir Hubble’o stebėjimai vietinį rezultatą tik sustiprina, o ne susilpnina. Tai reiškia, kad vien tik „neteisingai suskaičiuotų“ cefeidžių paaiškinimas darosi vis mažiau tikėtinas, ir kosmologams tenka ieškoti gilesnių priežasčių.
Kol kas tai nereiškia, kad standartinis kosmologinis modelis žlunga, tačiau akivaizdu, kad jis susiduria su rimtu suderinamumo išbandymu. Hubble’o įtampa tampa vienu svarbiausių klausimų, kurie artimiausiais metais gali nulemti, ar kosmologijoje reikės tik patikslinimų, ar ir platesnės teorinės korekcijos.
„Jameso Webbo teleskopas padėjo patikrinti, ar problema slypi cefeidžių matavimuose, tačiau aiškaus sisteminio iškraipymo, galinčio panaikinti neatitikimą, nerasta“, – teigiama NASA paaiškinimuose apie Hubble’o įtampos esmę.
„Kai skirtingi metodai nuosekliai duoda skirtingus Hubble’o konstantos rezultatus, tai rodo, kad arba vis dar nematome sisteminės klaidos, arba Visatos plėtimosi istorijoje trūksta svarbios detalės“, – tokia mintis kartojama naujausiuose apžvalginiuose kosmologijos darbuose.
Šaltiniai:
– https://science.nasa.gov/universe/cosmic-distance-scale/hubble-tension/
– https://science.nasa.gov/mission/webb/
– https://arxiv.org/abs/2404.03002
– https://arxiv.org/abs/1807.06209
Leave a Reply