Астрономы использовали возможности инфракрасного наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба, чтобы подтвердить одно из самых больших неизвестных в современной науке. Самые последние анализы подтверждают, что локальная Вселенная расширяется со скоростью, значительно превышающей ту, которую предсказывают теоретические модели, основанные на первичном космосе. Эта ратификация практически исключает возможность ошибок измерений в предыдущих приборах и предполагает, что текущая космологическая модель нуждается в срочном пересмотре.
Это несоответствие, технически известное как напряжение Хаббла, бросает вызов предсказаниям, сделанным на основе космического микроволнового фонового излучения. Даже несмотря на беспрецедентную точность Уэбба, цифры не сходятся, что указывает на то, что что-то фундаментальное в природе Вселенной еще не изучено. Сохранение этого разногласия усиливает гипотезу о том, что для объяснения эволюции космоса может потребоваться «новая физика».
Расхождение в скоростях
Научное сообщество работает с двумя основными наборами данных, которые теоретически должны совпадать. С одной стороны, измерения, основанные на молодой Вселенной, захваченной спутником Планк, прогнозируют консервативную скорость расширения. С другой стороны, прямые наблюдения близких галактик указывают на гораздо более ускоренное разделение.
Записанные значения представляют собой статистическую разницу, которую больше нельзя игнорировать:
– Локальная вселенная расширяется со скоростью примерно от 73 до 74 км/с на мегапарсек.
– Прогнозы, основанные на ранней Вселенной, показывают лишь от 67 до 68 км/с на мегапарсек.
Этот разрыв в размере около 8% остается устойчивым даже после устранения систематических неопределенностей. Джеймс Уэбб, наблюдая за теми же звездами, за которыми десятилетиями следил телескоп Хаббл, доказал, что первоначальные измерения были верными, исключив инструментальные сбои как причину проблемы.
Решающая инфракрасная технология
Вклад Джеймса Уэбба был основополагающим в уточнении так называемой «лестницы космических расстояний». Обсерватория сосредоточила свое внимание на цефеидах, звездах, которые пульсируют через равные промежутки времени, и сверхновых типа Ia, используемых в качестве ориентиров для измерения межгалактических расстояний. Его инфракрасное зрение позволяло ему видеть сквозь межзвездную пыль, которая могла искажать свет от этих объектов.
Уменьшив визуальный шум и изолировав звездный свет с высочайшей точностью, телескоп предоставил чистые данные, подтверждающие предыдущие исследования. Допуск на ошибку резко сократился, превратив то, что раньше можно было считать технической неточностью, в конкретный факт наблюдения.
Обзор стандартного шаблона
Подтверждение этой аномалии заставляет физиков рассмотреть возможность модификации модели Lambda-CDM, которая является основой современной космологии. Существование темной энергии, которая более динамична, чем считалось ранее, или даже неизвестные взаимодействия между темной материей и излучением становятся правдоподобными объяснениями наблюдаемого дополнительного ускорения.
Сейчас ученые исследуют, могла ли темная энергия меняться в течение космического времени, действуя по-другому вскоре после Большого взрыва по сравнению с сегодняшним днем. Другое направление исследований предполагает существование еще не обнаруженных субатомных частиц, которые могут влиять на скорость расширения.
Целью следующих миссий будет понимание механизма этого ускорения. При наличии уверенности в том, что цифры верны, поиск перестает сводиться к калибровке телескопов и превращается в обнаружение скрытых компонентов, управляющих структурой Вселенной.