Galbūt pagaliau pavyks išspręsti vieną didžiausių kosmologijos paslapčių

Visatos plėtimosi greitis matuojamas parametru, vadinamu Hubble'o konstanta. Ilgus metus abu būdai, kuriais mokslininkai jį matavo, buvo prieštaringi, todėl kai kurie kosmologai manė, kad nesuprantame kažko esminio apie Visatą – galbūt tamsiosios energijos ar nežinomo lauko prigimties.

Pirmasis Hubble'o konstantos matavimo būdas pagrįstas mažyčiais kosminio mikrobangų fono (angl. cosmic microwave background, CMB) svyravimais – šviesos reliktais, likusiais po Didžiojo Sprogimo. Skaičiuojant tikėtiną dabartinį Visatos plėtimosi tempą, šiuos svyravimus galima naudoti kartu su mūsų geriausiu kosmoso modeliu.

Pagal CMB metodą Hubble'o konstanta yra 67 kilometrai per sekundę megaparsekui, t. y. plėtimosi greitis didėja 67 km/sek. kiekvienam megaparsekui atstumo nuo Žemės (vienas megaparsekas yra maždaug 3,26 mln. šviesmečių).

Kitas metodas vadinamas vietinių atstumų kopėčiomis. Jis apima objektų, esančių skirtingais atstumais nuo Žemės – skirtingų „kopėčių pakopų“ – naudojimą, siekiant išmatuoti santykinai arti mūsų esančios erdvės srities plėtimąsi. Dvi pagrindinės kopėčių pakopos paprastai yra Cefeidų žvaigždės ir Ia tipo supernovos, kurių absoliutusis šviesis yra labai patikimas ir kurias galime palyginti su jų regimuoju šviesiu – kad nustatytume, kaip toli jos yra. Pagal vietinių atstumų kopėčias jau seniai nustatyta, kad Hubble'o konstanta yra apie 73 km/sek/Mpc. Skirtumas tarp šių dviejų matavimų vadinamas Hubble'o įtampa.

„Didžiausią susirūpinimą dėl atstumų skalės man kėlė tai, kad kai turi tik vieną metodą, neturi galimybės pasakyti, kokios yra to metodo sisteminės neapibrėžtys, – sako Wendy Freedman iš Čikagos universiteto.

Dr. W. Freedman ir jos kolegos pasinaudojo Jameso Webbo kosminiu teleskopu (JWST), kad papildytų vietinių atstumų kopėčias dar dviem metodais. Jie stebėjo dar dviejų tipų žvaigždes – anglines žvaigždes ir vadinamąsias raudonosios milžinės šakos viršūnės žvaigždes, kurių kiekvienos šviesis yra nuspėjamas pagal jų masę.

Naudodami didelės skiriamosios gebos JWST, mokslininkai taip pat stebėjo daugiau cefeidžių, taip pat iš naujo išanalizavo visus archyvinius Hubble'o kosminio teleskopo duomenis, anksčiau naudotus vietinių atstumų kopėčių matavimams.

Naudodami šias tikslesnes atstumų kopėčias, jie apskaičiavo, kad Hubble'o konstanta yra apie 69 km/sec/Mpc – o tai atitinka CMB matavimus.

„Skirtumas tarp 73 ir 69 Hubble'o konstantos yra nedidelis, tačiau šiuos dalykus tikrai svarbu teisingai nustatyti“, – sako W. Freedman.

Mokslininkė su kolegomis šį darbą pristatė balandžio 6 d. Kalifornijoje vykusiame Amerikos fizikų draugijos susitikime.

„Šie daug tikslesni duomenys nešaukia, kad jums tikrai reikia naujos fizikos, – sako W. Freedman. – Dabar mes pagaliau susilyginome – ir tai tikrai įdomu“. Tačiau ne visi kosmologai sutinka, kad ši problema jau išspręsta.

„Jei Hubble'o įtampa išnyktų, tai būtų labai svarbu. Tai reikštų, kad mūsų kosmologijos testas „nuo pradžios iki galo“ pagaliau išlaikytas, – sako Danielis Scolnicas iš Diuko universiteto JAV. –

Tačiau... tai neatrodo kaip dabartinė mūsų būsena“. Jis pabrėžia, kad JWST stebėtų galaktikų skaičius yra palyginti nedidelis, o kitos grupės, remdamosi JWST duomenimis, nustatė didesnį Hubble'o konstantos dydį – o ne mažesnį, kurį nustatė W. Freedman komanda.

Vienos iš šių grupių vadovas Adamas Riessas iš Johnso Hopkinso universiteto JAV taip pat nusiteikęs skeptiškai.

„Nemanau, kad Hubble'o įtampa pasikeitė, tačiau žinau, kad skiriasi supernovų analizės būdai, dėl kurių skiriasi Hubble'o konstanta, – sako jis. – Nemanau, kad būtų sąžininga ar teisinga nustatyti įtampos dydį pagal mažiausią (ar didžiausią) matą.“

Skaičiai tampa labai artimi, sako Rocky Kolbas taip pat iš Čikagos universiteto. „Įtariu, kad viena grupė nepakankamai įvertina savo klaidas... Nemanau, kad yra tinkamas paaiškinimas, kaip išspręsti įtampą, jei ji egzistuoja“, – sako jis.

Faktas lieka faktu, kad suderinti dabartinius kosmologinius modelius su didesne Hubble'o konstanta, nustatyta ankstesniais vietinių atstumo kopėčių matavimais, yra sunku, sako Lloydas Knoxas iš Kalifornijos universiteto.

„[Šie nauji rezultatai] man atrodė kaip didelis žingsnis šio klausimo sprendimo link“, – teigia jis. W. Freedman ir jos kolegos dar nebaigė skaičiuoti savo matavimų neapibrėžtumų. Kol kas – nors jis linksta link CMB Hubble'o konstantos atitikimo – jis neprieštarauja ankstesniems vietiniams matavimams. Prireiks daugiau bandymų naudojant daugiau metodų, kad būtų galima nustatyti Hubble'o įtampą, sako Freedman.

„Ar tai yra įtampos pabaiga? Niekas taip paprastai nemiršta, – sako mokslininkė. – Tačiau šie duomenys rodo kelią.

Parengta pagal „New Scientist“.