ستاره‌شناسان از تلسکوپ‌های فضایی جیمز وب و هابل برای تایید یکی از دردسرسازترین معماها در تمام فیزیک استفاده کرده‌اند – اینکه به نظر می‌رسد جهان با سرعت‌های گیج‌کننده‌ای بسته به جایی که ما نگاه می‌کنیم در حال انبساط است.

این مشکل که به عنوان تنش هابل شناخته می شود، پتانسیل این را دارد که کیهان شناسی را به طور کلی تغییر دهد یا حتی به هم بزند. در سال 2019، اندازه‌گیری‌های تلسکوپ فضایی هابل واقعی بودن این معما را تایید کرد. در سال 2023، اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) این اختلاف را تقویت کرد.

اکنون، به نظر می رسد که یک بررسی سه گانه توسط هر دو تلسکوپ که با هم کار می کنند، احتمال هرگونه خطای اندازه گیری را برای همیشه از بین برده است. این مطالعه که در 6 فوریه در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شد ، نشان می‌دهد که ممکن است مشکلی جدی در درک ما از جهان وجود داشته باشد.

آدام ریس ، نویسنده ارشد این مطالعه ، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه جان هاپکینز، در بیانیه ای گفت : "با نفی خطاهای اندازه گیری، آنچه باقی می ماند این است که احتمال واقعی و هیجان انگیزی است که ما جهان را به اشتباه درک کرده ایم."

ریس، سائول پرلموتر و برایان پی اشمیت در سال 2011 جایزه نوبل فیزیک را برای کشف انرژی تاریک در سال 1998 ، نیروی اسرارآمیز پشت انبساط شتابنده کیهان، بردند.

در حال حاضر، دو روش «استاندارد طلایی» برای تعیین ثابت هابل وجود دارد، مقداری که نرخ انبساط جهان را توصیف می‌کند. اولین مورد شامل بررسی نوسانات کوچک در پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) است - یادگاری باستانی از اولین نور جهان که فقط 380000 سال پس از انفجار بزرگ تولید شده است .

بین سال‌های 2009 و 2013، ستاره‌شناسان با استفاده از ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا ، این فاز مایکروویو را برای استنباط ثابت هابل تقریباً 46200 مایل در ساعت در میلیون سال نوری یا تقریباً 67 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک (km/s/Mpc) ترسیم کردند. .

روش دوم از ستاره های تپنده ای به نام متغیرهای Cepheid استفاده می کند. ستارگان قیفاووسی در حال مرگ هستند و لایه‌های بیرونی گاز هلیوم آن‌ها با جذب و انتشار تشعشعات ستاره رشد کرده و منقبض می‌شوند و باعث می‌شوند که به‌طور دوره‌ای مانند لامپ‌های سیگنالی دور سوسو بزنند.

با درخشان‌تر شدن قیفاووس‌ها، آهسته‌تر تپش می‌کنند و به ستاره‌شناسان وسیله‌ای برای اندازه‌گیری روشنایی مطلق آنها می‌دهند. اخترشناسان با مقایسه این درخشندگی با درخشندگی مشاهده‌شده‌شان، می‌توانند قیفاووس‌ها را به یک «نردبان فاصله کیهانی» زنجیر کنند تا عمیق‌تر به گذشته کیهان نگاه کنند . با قرار گرفتن این نردبان، ستاره شناسان می توانند عدد دقیقی را برای انبساط آن از نحوه کشیده شدن نور قیفاووسی یا تغییر رنگ قرمز پیدا کنند.

اما این جایی است که راز شروع می شود. با توجه به اندازه‌گیری‌های متغیر Cepheid که توسط ریس و همکارانش انجام شد، سرعت انبساط کیهان در حدود 74 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپیکسل است: در مقایسه با اندازه‌گیری‌های پلانک، این مقدار بسیار بالاست. کیهان شناسی به قلمروی ناشناخته پرتاب شده بود.

دیوید گروس ، ستاره شناس برنده جایزه نوبل ، در کنفرانسی در سال 2019 در مؤسسه فیزیک نظری کاولی (KITP) در کالیفرنیا گفت: «ما آن را یک تنش یا مشکل نمی نامیم، بلکه یک بحران است.

در ابتدا، برخی از دانشمندان تصور می کردند که این اختلاف می تواند ناشی از یک خطای اندازه گیری باشد که در اثر اختلاط قیفاووس با ستاره های دیگر در روزنه هابل ایجاد شده است. اما در سال 2023، محققان از JWST دقیق‌تر استفاده کردند تا تأیید کنند که اندازه‌گیری‌های هابل برای اولین پله‌های نردبان کیهانی درست بوده است. با این وجود، احتمال ازدحام بیشتر در گذشته جهان وجود داشت.

برای حل این مشکل، ریس و همکارانش بر اساس اندازه‌گیری‌های قبلی خود، 1000 ستاره قیفاووسی دیگر را در پنج کهکشان میزبان به فاصله 130 میلیون سال نوری از زمین مشاهده کردند. پس از مقایسه داده های خود با هابل، اخترشناسان اندازه گیری های گذشته خود را از ثابت هابل تأیید کردند.

ریس گفت: "ما اکنون کل محدوده آنچه هابل مشاهده کرده است را در بر گرفته ایم و می توانیم خطای اندازه گیری را به عنوان علت تنش هابل با اطمینان بسیار بالا رد کنیم." "ترکیب وب و هابل بهترین‌های هر دو جهان را به ما می‌دهد. ما متوجه می‌شویم که اندازه‌گیری‌های هابل همچنان قابل اعتماد باقی می‌ماند که از نردبان فاصله کیهانی بالاتر می‌رویم."

به عبارت دیگر: تنش در قلب کیهان شناسی اینجا باقی می ماند.

source
https://www.livescience.com/space/cosmology/james-webb-telescope-confirms-there-is-something-seriously-wrong-with-our-understanding-of-the-universe