قام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بفحص عمل شقيقه الأكبر، تلسكوب هابل الفضائي. تعتبر قياسات هابل لمعدل توسع الكون مثالية، كما وجد المرصد الرائد، مما يزيد من تصعيد ما يسمى بـ “توتر هابل“.
بكل بساطة، قياسات معدل توسع الكون، والتي تحددها خاصية تسمى ثابت هابل، فقط لا تضيف ما يصل.
متعلق ب: الطاقة المظلمة تجبر الكون على التوسع. قد يبين لنا هذا المرصد الجديد كيفية القيام بذلك
ومن ناحية الملاحظات خلفية الميكروويف الكونية (CMB) الإشعاع، الذي يشبه صورة حديثة للكون بعد 379000 سنة فقط من ظهوره. الانفجار العظيملنفترض أن الكون يجب أن يتوسع اليوم بمعدل حوالي 67.8 كيلومترًا في الثانية لكل مليون فرسخ فلكي. وهذا يعني أن كل حجم من الفضاء مليون فرسخ فلكي (3.26 مليون سنة ضوئية) ينبغي أن يتوسع بمعدل 67.8 كيلومترًا (42.1 ميلًا) في الثانية.
هناك طريقة بديلة لقياس هذا التوسع وهي الصعود على سلم المسافة الكونية، حيث تتشكل كل درجة من خلال معلم فيزيائي فلكي مختلف مثل النجوم القيفاوية المتغيرة والنوع Ia المستعرات الأعظم. يمكن أن يخبرنا مدى سطوع هذه الأجسام بمسافاتها، والتي يمكننا بعد ذلك مقارنتها بها الانزياح الأحمر القيم لتحديد مقدار توسع الكون أثناء انتقال ضوءها إلينا. لكن المشكلة هي أن هذه الطريقة تعطينا قيمة مختلفة تمامًا لثابت هابل: حوالي 73.2 كيلومترًا (45.5 ميلًا) في الثانية لكل ميجابارسيك.
إن التناقض الواضح بين القياسين هو ما بدأ علماء الكونيات في تسميته بتوتر هابل. لا أحد يعرف السبب وراء ذلك، لكن بعض الفرضيات تدعو إلى فيزياء جديدة لتفسير التناقض الظاهري.
أحد التفسيرات المحتملة هو أن هناك خطأ في القياس في الدرجة السفلية من سلم المسافة الكونية، والتي تعد موطنًا للمتغيرات القيفاوية. هذه هي النجوم ذات اللمعان الذي يتقلب بشكل متوقع مع نبض النجوم للداخل والخارج. كلما طالت فترة النبض بين لحظات الحد الأقصى للسطوع، كلما زاد الحد الأقصى للسطوع. تسمح لنا علاقة الفترة باللمعان بحساب المسافة التي تفصلنا عن الأرض بدقة؛ من الممكن قياس فترة النبض لحساب الحد الأقصى للسطوع، ثم بناءً على مدى سطوع المتغير القيفاوي في السماء بالنسبة لنا، يمكننا معرفة مدى المسافة التي يجب أن تكون عليها لتبدو بهذا السطوع.
ومع ذلك، فهي ليست طريقة مضمونة تمامًا.
يستطيع تلسكوب هابل الفضائي رصد المتغيرات القيفاوية في المجرات البعيدة، ولكن كلما كانت أكثر بعدًا، أصبح من الصعب التمييز بين جميع النجوم الأخرى التي تتجمع حولها. على هذا النحو، كان هناك قلق من أن النجوم التي لم يتم حلها والمجاورة للمتغيرات القيفاوية في هذه المجرات البعيدة كانت تضيف إلى قيم السطوع الظاهري للقيفاويات، مما يخلق خطأ غير مرئي ومنهجي في القياسات. يمكن أن يؤثر الغبار البينجمي أيضًا على سطوع المتغيرات القيفاوية، مما يؤدي إلى تعتيمها من وجهة نظرنا على الأرض.
لكن القياسات الجديدة التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي لخمس مجرات تستضيف أكثر من ألف متغير قيفاوي استبعدت هذا الخطأ المحتمل. إن رؤية الأشعة تحت الحمراء الخاصة بـ JWST قادرة على اختراق الغبار بين النجوم، في حين أن دقتها الأكبر تسمح لها بحل المتغيرات القيفاوية بوضوح بحيث تبرز من بين الحشود. ومن خلال قياسات تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذه، قرر علماء الفلك بقيادة آدم ريس من جامعة جونز هوبكنز أن قياسات هابل الأصلية كانت صحيحة.
قصص ذات الصلة:
– “مشكلة هابل” يمكن أن تتفاقم مع قياس جديد لتوسع الكون
– هل يمكن أن يحل “الفراغ الفائق” جدلاً لا هوادة فيه حول معدل توسع الكون؟
– تشير دراسة نظرية جديدة إلى أن توسع الكون قد يكون سرابًا
وقال ريس في بحثه: “لقد قمنا الآن بتغطية النطاق الكامل لما لاحظه هابل، ويمكننا أن نستبعد وجود خطأ في القياس كسبب لتوتر هابل بثقة عالية جدًا”. إفادة.
المجرات الخمس التي رصدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وأبعدها هي NGC 5468 على بعد 130 مليون سنة ضوئية منا، استضافت أيضًا ما مجموعه ثمانية مستعرات عظمى من النوع Ia خلال العقود الأخيرة. هذه المستعرات الأعظم، والتي تشير إلى تدمير الأقزام البيضاء، لها منحنى لمعان قابل للقياس، وتشكل الدرجة التالية على سلم المسافة الكونية فوق القيفاويات. نظرًا لأن الدرجة السابقة مطلوبة لمعايرة الدرجة التالية، فإن ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي للمتغيرات القيفاوية تجعل قياسات المسافة باستخدام المستعرات الأعظم من النوع Ia – وهي ساطعة بما يكفي لرؤيتها في مجرات أبعد بكثير من المجرات القيفاوية – أكثر دقة. ويخبروننا أيضًا أن هناك تناقضًا في القياسات المختلفة لثابت هابل.
وقال ريس: “مع نفي أخطاء القياس، ما تبقى هو الاحتمال الحقيقي والمثير بأننا قد أسيء فهم الكون”.
نتائج الفريق قادمة منذ وقت طويل، كما كانت في السابق متاح على خادم ما قبل الطباعة arxiv و كسب الثرثرة في أواخر العام الماضي. ولكن الآن بعد أن تم نشرها بالكامل، ربما يمكننا أخيرًا إغلاق فصل إلقاء اللوم على توتر هابل على هابل نفسه.
تم نشر نتائج فريق ريس في 6 فبراير في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.