תצפיות חדשות מטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א/ESA/CSA מאשרות מדידות קודמות של טלסקופ החלל האבל של נאס"א/ESA של מרחקים בין כוכבים וגלקסיות בקרבת מקום, ומציעות בדיקת הצלבה חיונית כדי לטפל בחוסר ההתאמה במדידות של ההתפשטות המסתורית של היקום. ידוע בתור ה, הפער נותר בלתי מוסבר אפילו על ידי המודלים הקוסמולוגיים הטובים ביותר.
התרשמותו של אמן זה מראה את התפתחות היקום שמתחילה במפץ הגדול משמאל ואחריו הופעת הרקע הקוסמי של המיקרוגל. היווצרות הכוכבים הראשונים מסיימת את העידנים האפלים הקוסמיים, ולאחר מכן היווצרותן של גלקסיות. קרדיט תמונה: מ. וייס / מרכז הרווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה.
"הפער בין קצב ההתפשטות הנצפה של היקום לבין התחזיות של המודל הסטנדרטי מצביע על כך שהבנתנו את היקום עשויה להיות לא שלמה", אמר חתן פרס נובל ופרופסור אדם ריס מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס.
"עם שני טלסקופי דגל של נאס"א שמאשרים כעת את הממצאים של זה, עלינו לקחת את הבעיה הזו ברצינות רבה - זה אתגר אבל גם הזדמנות מדהימה ללמוד יותר על היקום שלנו."
המחקר החדש מתבסס על תגליתו זוכת פרס נובל של פרופסור ריס כי התפשטות היקום מואצת בשל אנרגיה אפלה מסתורית החודרת למרחבים עצומים בין כוכבים וגלקסיות.
המחברים השתמשו במדגם הגדול ביותר של נתוני Webb שנאספו במהלך השנתיים הראשונות שלו בחלל כדי לאמת את המדד של טלסקופ האבל לגבי קצב ההתפשטות של היקום, מספר המכונה קבוע האבל.
הם השתמשו בשלוש שיטות שונות למדידת מרחקים לגלקסיות שאירחו סופרנובות, תוך התמקדות במרחקים שנמדדו בעבר על ידי טלסקופ האבל וידועים כמפיקים את המדידות ה"מקומיות" המדויקות ביותר של מספר זה.
תצפיות משני הטלסקופים התיישרו באופן הדוק, וגילו שהמדידות של האבל מדויקות ושוללות אי דיוק גדול מספיק כדי לייחס את המתח לשגיאה של האבל.
ובכל זאת, קבוע האבל נשאר בגדר חידה מכיוון שמדידות המבוססות על תצפיות טלסקופ של היקום הנוכחי מייצרות ערכים גבוהים יותר בהשוואה לתחזיות שנעשו באמצעות המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה, מסגרת מקובלת של אופן פעולת היקום מכויל עם נתונים של רקע מיקרוגל קוסמי, קרינה חלשה שנשארה מהמפץ הגדול.
בעוד שהדגם הסטנדרטי מניב קבוע האבל של כ-67-68 ק"מ לשנייה למגה-פרסק, מדידות המבוססות על תצפיות טלסקופ נותנות באופן קבוע ערך גבוה יותר של 70 עד 76, עם ממוצע של 73 ק"מ לשנייה למגה-פארסקה.
חוסר ההתאמה הזה מבלבל קוסמולוגים במשך יותר מעשור, משום שהפרש של 5-6 ק"מ לשנייה למגה-פרסק גדול מכדי להיות מוסבר פשוט על ידי פגמים בטכניקת המדידה או התצפית.
מכיוון שהנתונים החדשים של ווב שוללים הטיות משמעותיות במדידות של האבל, המתח של האבל עשוי לנבוע מגורמים לא ידועים או מפערים בהבנתם של קוסמולוגים את הפיזיקה שטרם התגלו.
"נתוני Webb הם כמו הסתכלות על היקום בחדות גבוהה בפעם הראשונה ובאמת משפרים את האות לרעש של המדידות", אמר סיאנג לי, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת ג'ונס הופקינס.
תמונה זו, שצולמה בטלסקופ ניקולס U. Mayall 4 מ', מציגה את הגלקסיה הספירלית Messier 106. בתמונה מופיעות גם שתי גלקסיות ננסיות: NGC 4248 בפינה הימנית התחתונה ו-UGC 7356 בפינה השמאלית התחתונה. קרדיט תמונה: KPNO / NOIRLab / NSF / AURA / MT Patterson, אוניברסיטת ניו מקסיקו / רקטור TA, University of Alaska Anchorage / M. Zamani & D. de Martin.
האסטרונומים כיסו כשליש מדגימת הגלקסיה המלאה של האבל, תוך שימוש במרחק הידוע לגלקסיה הספירלית(ידוע גם בשם M106 או NGC 4258) כנקודת ייחוס.
למרות מערך הנתונים הקטן יותר, הם השיגו דיוק מרשים, והראו הבדלים בין מדידות של פחות מ-2% - הרבה יותר קטן מהגודל של כ-8-9% של אי התאמה בין מתח האבל.
בנוסף לניתוח שלהם של כוכבים פועמים הנקראים משתני Cepheid, תקן הזהב למדידת מרחקים קוסמיים, הם הצלבו מדידות המבוססות על כוכבים עשירים בפחמן והענקים האדומים הבהירים ביותר על פני אותן גלקסיות.
כל הגלקסיות שנצפו על ידי ווב יחד עם הסופרנובות שלהן הניבו קבוע האבל של 72.6 ק"מ לשנייה למגה-פארסק, כמעט זהה לערך של 72.8 ק"מ לשנייה למגה-פארסק שמצא האבל עבור אותן גלקסיות ממש.
"הסבר אפשרי אחד למתח האבל יהיה אם היה חסר משהו בהבנתנו את היקום המוקדם, כמו מרכיב חדש של החומר - אנרגיה אפלה מוקדמת - שנתן ליקום בעיטה בלתי צפויה לאחר המפץ הגדול", אמר ג'ונס. הקוסמולוג מארק קמיונקובסקי מאוניברסיטת הופקינס, שלא היה מעורב במחקר.
"ויש רעיונות אחרים, כמו תכונות מצחיקות של חומר אפל, חלקיקים אקזוטיים, מסת אלקטרונים משתנה או שדות מגנטיים ראשוניים שעשויים לעשות את העבודה. לתיאורטיקנים יש רישיון להיות די יצירתי."
התוצאותפורסמו ב-כתב עת אסטרופיזי.
_____
אדם ג'י ריסet al. 2024. JWST מאמת מדידות מרחק HST: בחירת תת-דגימת סופרנובה מסבירה את ההבדלים באומדני JWST של H0 מקומי.ApJ977, 120; שניים: 10.3847/1538-4357/ad8c21
