Δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb για το μακρινό Σύμπαν επιβεβαιώνουν τις υποψίες ότι το στάνταρτ μοντέλο της Κοσμολογίας είναι ατελές.
Παρατηρήσεις από τα πρώτα δύο χρόνια λειτουργίας του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb επιβεβαιώνουν ότι το Σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα από ό,τι προβλέπει το στάνταρτ μοντέλο της Κοσμολογίας, ένδειξη ότι κάτι δεν πάει καθόλου καλά με όσα γνωρίζουμε για τον κόσμο.
Τα νέα δεδομένα επιβεβαιώνουν προηγούμενες παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, σύμφωνα με τις οποίες ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος είναι περίπου 8% μεγαλύτερος από ό,τι θα περίμενε κανείς με βάση όσα γνωρίζουμε για τις αρχικές συνθήκες μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Αυτή η απόκλιση από το αναμενόμενο, ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας, έχει βαφτιστεί «Hubble Tension».
Η νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο The Astrophysical Journal ουσιαστικά αποκλείει το ενδεχόμενο να ήταν προβληματικά τα δεδομένα του Hubble λόγω κάποιου τεχνικού θέματος.
«Έχουμε το μεγαλύτερο δείγμα δεδομένων από το τηλεσκόπιο Webb –τα πρώτα δύο χρόνια του στο Διάστημα- και επιβεβαιώνει το αναπάντεχο εύρημα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble που πασχίζουμε να λύσουμε εδώ και μια δεκαετία: το Σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα από ό,τι μπορούν να εξηγήσουν οι καλύτερες θεωρίες μας» δήλωσε σε δελτίο Τύπου ο Άνταμ Ρις του Πανεπιστημίου «Τζονς Χόπκινς», επικεφαλής της μελέτης.
Σκοτεινή ενέργεια
Ο Ρις ήταν ένας από τους νικητές του Νόμπελ Φυσικής του 2011 για την ανακάλυψη της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος το 1998.
Η αύξηση του ρυθμού διαστολής αποδίδεται στην «σκοτεινή ενέργεια», μια υποθετική μορφή ενέργειας που διατρέχει όλο τον χώρο χωρίς να αραιώνεται καθώς το Σύμπαν μεγαλώνει.
Η σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχεί σχεδόν στο 70% του περιεχομένου του Σύμπαντος σε ύλη και ενέργεια. Η κανονική ύλη αντιστοιχεί σε μόλις σε 4% και το υπόλοιπο 26% πιστεύεται ότι είναι η «σκοτεινή ύλη», μια υποθετική, αόρατη μορφή ύλης που γίνεται αισθητή μόνο λόγω της βαρυτικής έλξης της.
Οι νέες παρατηρήσεις όμως καθιστούν σαφές ότι τα σημερινά μοντέλα για τη σκοτεινή ενέργεια και την εξέλιξη του Σύμπαντος αποκλίνουν από την πραγματικότητα.
«Πράγματι, φαίνεται πως κάτι λείπει από την εικόνα που έχουμε διαμορφώσει για το Σύμπαν» είπε ο Ρις. «Υπάρχει μεγάλη άγνοια για δύο στοιχεία, τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, τα οποία αντιστοιχούν στο 96% του Σύμπαντος. Δεν είναι μικρή υπόθεση» σχολίασε.
Όπως είπε, πιθανές λύσεις που έχουν προταθεί για το Hubble Tension αφορούν μεταξύ άλλων τα «σκοτεινά» συστατικά του Σύμπαντος, τα φευγαλέα σωματίδια νετρίνα ή τους ίδιους τους νόμους της βαρύτητας.
Τα αποτελέσματα του Webb υποδεικνύουν ότι «ίσως υπάρχει ανάγκη να αναθεωρήσουμε τα μοντέλα μας για το Σύμπαν, αν και αυτή τη στιγμή είναι δύσκολο να προσδιορίσουμε τι ακριβώς πρέπει να αλλάξει» σχολίασε η Σιγιάνγκ Λι, διδακτορική φοιτήτρια του «Τζονς Χόπκινς» και μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Σταθερά του Χαμπλ
Η μελέτη χρησιμοποίησε τρεις διαφορετικές τεχνικές για να μετρήσει πόσο απέχουν από τη Γη μακρινοί γαλαξίες που περιέχουν Κειφήδες, ένα είδος άστρου για το οποίο μπορεί να υπολογιστεί η εγγενής φωτεινότητα. Οι μετρήσεις του Webb βρίσκονται σε συμφωνία με τα δεδομένα του Hubble.
Ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος ονομάζεται «σταθερά του Χαμπλ» και παίρνει το όνομά της από τον αμερικανό αστρονόμο Έντουιν Χαμπλ που ανακάλυψε τη δεκαετία του 1930 ότι το Σύμπαν μεγαλώνει από τη γέννησή του ως σήμερα.
Η σταθερά του Χαμπλ μετράται σε χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, μια απόσταση που ισούται με 3,26 έτη φωτός.
Σύμφωνα με το στάνταρτ μοντέλο της Κοσμολογίας, η σταθερά του Χαμπλ πρέπει να έχει τιμή 67 με 68.
Τα δεδομένα του Webb και του Hubble την ανεβάζουν στο 70- 76, ή 73 κατά μέσο όρο, μια απόκλιση που θεωρείται υπερβολικά μεγάλη για να την αγνοήσουμε.
Παραμένει ωστόσο εντελώς άγνωστο ποια μπορεί να είναι η λύση.
«Μια πιθανή εξήγηση για το Hubble Τension θα ήταν να λείπει κάτι από όσα γνωρίζουμε για το νεαρό Σύμπαν, όπως ένα νέο συστατικό της ύλης που έδωσε στο Σύμπαν μια ώθηση μετά τη Μεγάλη Έκρηξη» σχολίασε ο Μαρκ Καμιονόφσκι του «Τζονς Χόπκινς», ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
«Υπάρχουν όμως και άλλες ιδέες, όπως περίεργες ιδιότητες της σκοτεινής ύλης, εξωτικά σωματίδια, αλλαγές στη μάζα του ηλεκτρονίου, ή αρχέγονα μαγνητικά πεδία. Οι θεωρητικοί φυσικοί έχουν την άδεια να γίνουν δημιουργικοί».
Η επέτειος της Ανδρομέδας: Ένας αιώνας από τότε που συνειδητοποιήσαμε πόσο μεγάλο είναι το Σύμπαν
