TKính viễn vọng Không gian James Webb đã xác nhận những phát hiện từ các kính thiên văn nhỏ hơn về tốc độ giãn nở của vũ trụ. Thay vì giải quyết cuộc tranh luận vật lý, điều này làm cho vấn đề trở nên tồi tệ hơn, bởi vì các phép đo trước đây mâu thuẫn với những gì các nhà thiên văn học tin rằng sẽ xảy ra, dựa trên Tiếng vang của vụ nổ lớn. Điều này (có lẽ) không có nghĩa là chúng ta cần phải vứt bỏ hầu hết những gì chúng ta nghĩ là chúng ta biết về vũ trụ học, như một số người nói. Bài viết phổ biến tuyên bốnhưng nó để lại một vấn đề lớn cần giải quyết.

Các nhà thiên văn học đã đưa ra một số cách để xác định tốc độ giãn nở của vũ trụ, một phép đo có ý nghĩa quan trọng đối với tuổi tác và tương lai của vũ trụ. Ban đầu, những dự báo này đi kèm với sự không chắc chắn trên diện rộng và mặc dù các dự báo cơ sở khác nhau nhưng các thanh lỗi lại chồng chéo lên nhau nên không có gì phải lo lắng.

Tuy nhiên, khi các công cụ của chúng tôi được cải thiện và số lượng nguồn được nghiên cứu tăng lên, sự khác biệt vẫn không biến mất. Hiện nay nó được gọi là “độ căng Hubble”, tham chiếu đến hằng số Hubble, con số xác định mối quan hệ giữa khoảng cách của một vật thể ở xa và tốc độ của nó.

Kính viễn vọng Không gian James Webb có thể thực hiện một trong những phép đo quan trọng, khoảng cách đến các thiên hà xa xôi, với độ chính xác cao hơn bất kỳ thiết bị nào khác. Có lẽ, một số nhà thiên văn học nghĩ, nó sẽ đưa ra câu trả lời gần hơn với câu trả lời thu được bằng các phương pháp khác, giải quyết được sự căng thẳng của Hubble. Thay vào đó, nó hỗ trợ kết quả từ các kính thiên văn khác.

“Bạn đã bao giờ gặp khó khăn khi nhìn thấy một dấu vết ở rìa tầm nhìn của mình chưa? Nó nói lên điều gì? Nó có nghĩa là gì? Ngay cả với những kính thiên văn mạnh nhất, những ‘dấu hiệu’ mà các nhà thiên văn học muốn đọc trông quá nhỏ đến mức chúng tôi phải vật lộn cũng vậy,” Giáo sư Adam Rees của Đại học Johns Hopkins cho biết. tuyên bố. Rees đã chia sẻ giải thưởng Nobel Vật lý năm 2011 vì đã chứng minh rằng sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc.

Rees giải thích: “Dấu hiệu mà các nhà vũ trụ học muốn đọc là dấu hiệu của giới hạn tốc độ vũ trụ cho chúng ta biết vũ trụ đang giãn nở nhanh đến mức nào – một con số gọi là hằng số Hubble”. “Dấu hiệu của chúng ta được viết trên các ngôi sao ở các thiên hà xa xôi. Các ngôi sao trong các thiên hà đó cho chúng ta biết chúng cách chúng ta bao xa và do đó, ánh sáng đó đã di chuyển đến chúng ta trong bao lâu, và độ dịch chuyển đỏ của các thiên hà cho chúng ta biết vũ trụ có bao nhiêu đã mở rộng trong thời gian đó và do đó cho chúng tôi biết tốc độ mở rộng.”

Rees đã giành được giải thưởng vì đã giúp thực hiện phép đo này bằng cách sử dụng siêu tân tinh Loại Ia, có độ sáng nội tại cực đại rất nhất quán. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi phải chờ loại siêu tân tinh phù hợp phát nổ. Các ngôi sao được gọi là sao biến quang Cepheid cung cấp một giải pháp thay thế, phong phú hơn.

Độ sáng của Cepheid có liên quan đến tốc độ nó giãn nở và co lại, một lần nữa cho chúng ta một phép đo có thể dùng để tính khoảng cách giữa chúng. Các biến Cepheid đã cho chúng ta ý tưởng đầu tiên về kích thước của vũ trụ, tiết lộ rằng các thiên hà xa xôi nằm bên ngoài Dải Ngân hà.

Tuy nhiên, chúng không sáng bằng siêu tân tinh và không thể nhìn thấy các sao biến quang Cepheid ở các thiên hà xa xôi. Tuy nhiên, ở cách xa hàng trăm triệu năm ánh sáng, chúng có thể hiệu chỉnh các phép đo siêu tân tinh, mang lại độ chính xác cao hơn, nhưng chỉ khi chúng ta có thể phân biệt chúng với các ngôi sao bình thường ở gần đó.

Kính viễn vọng Không gian James Webb hoạt động ở những bước sóng mà việc này dễ thực hiện hơn so với phạm vi Hubble và Reiss cùng các đồng nghiệp của ông đã sử dụng kính thiên văn này để đo hơn 320 sao Cepheid, một số trong thiên hà tương đối gần NGC 4258 và NGC 5584, trong đó đã tổ chức một siêu tân tinh gần đây.

Các phép đo của họ cho thấy sự nghi ngờ về độ chính xác của Hubble không phải là không có cơ sở, vì nó đã đo rất chính xác các thiên hà này. Tuy nhiên, những gì hai kính viễn vọng không gian tìm thấy không hoàn toàn phù hợp với kỳ vọng dựa trên nền vi sóng vũ trụ.

Sự căng thẳng của Hubble vẫn chưa được giải quyết.

Rees nói thêm: “Khả năng thú vị nhất là căng thẳng là bằng chứng về điều gì đó mà chúng ta đang thiếu trong sự hiểu biết về vũ trụ”. “Điều này có thể chỉ ra sự tồn tại của năng lượng tối kỳ lạ, vật chất tối kỳ lạ, sự xem xét lại hiểu biết của chúng ta về lực hấp dẫn hoặc sự tồn tại của một hạt hoặc trường độc nhất.” Như thể năng lượng tối thông thường và vật chất tối chưa đủ khó hiểu.

Bốn thế kỷ sau, Shakespeare vẫn đúng: có Chúng tôi là Nhiều thứ trên trời và dưới đất hơn bất cứ ai trong triết lý của ông, kể cả Horatio, có thể mơ tới.

Nghiên cứu trước đây đã được chấp nhận Tạp chí vật lý thiên vănPhiên bản trước có sẵn tại ArXiv.org.

Phiên bản trước của bài viết này đã được xuất bản vào tháng 9 năm 2023