Évekig tartott a vita arról, hogy mennyire megbízhatóak a Hubble űrteleszkóp mérési adatai az univerzum tágulási üteméről – erre öntött most olajat a James Webb legújabb mérése, amely megerősítette a Hubble korábbi adatait. A jó hír, hogy a Hubble éltes kora ellenére is megbízhatóan működik – a rossz viszont, hogy nagy bajban van a kozmológia. Mint a kutatás vezetője, Adam Guy Riess amerikai csillagász, fizikus, a Johns Hopkins Egyetem professzora és a Space Telescope Science Institute kutatója fogalmazott:

“Ha kizárjuk a mérési hibákat, az a valódi és izgalmas lehetőség marad, hogy félreértettük az univerzumot.”

Riess egyébként 2011-ben megosztott fizikai Nobel-díjat nyert a “Világegyetem gyorsuló ütemben való tágulásának távoli szupernóvák megfigyelésével történt felfedezéséért”. A hírről a Science Alert cikke számolt be.

Riess és csapata a “kozmikus távolságlétra” módszert alkalmazták, ami segítségével megmérhetőek a hatalmas távolságok az univerzumban. Ez a módszer Cepheid változó csillagokra és Ia típusú szupernóvákra összpontosít, melyek ismert fényességük miatt kiválóan alkalmasak a távolságok meghatározására. Nagyon egyszerűen fogalmazva mindez úgy működik, hogy megvizsgálták, mennyire fényesek ezek a csillagok és szupernóvák a Földről nézve, és ezen információ alapján kiszámították, mennyire vannak távol tőlünk. Ez a módszer kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük, milyen gyorsan tágul az univerzum, mivel a távolságok és a tágulás mértéke között szoros összefüggés van.

A fenti módszerrel számolva az univerzum tágulása körülbelül 73 kilométer/másodperc/megaparsec, ami Hubble-állandó néven ismert. A probléma mindezzel kettős: egyrészt az univerzum tágulásának az üteme kihatással van az univerzumról alkotott legalapvetőbb ismereteinkre – ideértve a megfigyelhető univerzum méretét és a korát. Másrészt a mostani eredmény nagy problémája, hogy az értéke jelentősen eltér a más módszerekkel mért értékektől.

A mérésre ugyanis két fő módszert használunk: a standard gyertyákat és a standard vonalzókat. A standard gyertyák, mint az említett Cepheid változó csillagok és az Ia típusú szupernóvák, ismert belső fényességgel bírnak, így ha ismerjük valaminek a tényleges fényerejét, pontosan kiszámíthatjuk a távolságát, és ebben az esetben tehát a Hubble-állandó körülbelül 73 kilométer/sec/megaparsec értéket ad. A standard vonalzók a korai univerzumból származó jeleken alapulnak, mint a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás és a barion akusztikus rezgések, és ezek körülbelül 67 kilométer/sec/megaparsec értéket adnak a Hubble-állandóra. Ezek az eltérő mérési eredmények jelentik a Hubble-feszültséget, ami a csillagászat jelenleg talán legnagyobb kihívása.

A 8 szigma megbízhatósági szinttel büszkélkedő új mérések pontossága viszont kizárja a mérési hibát, ami azt jelenti, hogy – mint Riess fentebbi szavaiból kiderül – az univerzumnak lehet valami általunk még nem is ismert, mélyebb aspektusa, ami a Hubble-feszültség mögött áll. Magyarán az univerzum általunk jelenleg is használt elméleti kerete alapvetően hibás vagy hiányos lehet.

A mostani mérés pedig azért jelent kegyelemdöfést ebben a vitában, mert eddig legalább felmerülhetett a mérési-hiba a Hubble-feszültség háttereként, a jelen cikk apropóját adó vizsgálat viszont éppen ezzel a magyarázattal számolt le.

A Hubble űrteleszkóp és a James Webb (JWST) közötti együttműködés különösen hasznosnak bizonyult, mivel következetes és megbízható adatokat szolgáltatott széles távolságtartományban. És hogy mi következik ezek után? A továbbiakban nem csupán türelemre és folyamatos megfigyelésre lesz szükség – beleértve az ígéretesnek tűnő új megfigyelési módszereket, mint amilyenek például a gravitációs hullámok megfigyelése (amit “standard szirénák” néven ismerünk) –, hanem arra is, hogy nyitottak legyünk akár a kozmológiai alapelképzeléseink újragondolására, sőt az esetleges módosítására is.

(Kép:Cepheid változó csillagot tartalmazó galaxis, az NGC 5468, amely tőlünk körülbelül 130 millió fényévre található. (NASA, ESA, CSA, STScI, A. Riess/JHU/STScI))