Nová pozorování posilují „Hubbleovo napětí“ – dojde k přehodnocení modelu vesmíru?

Výzkumníci využívající kosmografii s časovým zpožděním nezávisle na sobě potvrdili, že současná rychlost rozpínání vesmíru, známá jako Hubbleova konstanta (H₀), neodpovídá hodnotám předpovězeným z měření z doby, kdy byl vesmír mnohem mladší. Toto „Hubbleovo napětí“ může ukazovat na novou fyziku ovládající vesmír.

Tým astronomů využívající řadu pozemních i vesmírných dalekohledů, včetně observatoře W. M. Kecka na Maunakea na ostrově Havaj, provedl jedno z dosud nejpřesnějších nezávislých měření rychlosti rozpínání vesmíru, čímž dále prohlubuje rozpor v jedné z největších záhad moderní kosmologie.

Vědci nezávisle na sobě potvrdili, že současná rychlost rozpínání vesmíru, známá jako Hubbleova konstanta (H₀), neodpovídá hodnotám předpovězeným na základě měření z doby, kdy byl vesmír mnohem mladší, a to pomocí přístroje Cosmic Web Imager (KCWI) na Keckově observatoři, vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST), Hubbleova vesmírného dalekohledu (HST), dalekohledu Very Large Telescope (VLT) a Evropské organizace pro astronomický výzkum na jižní polokouli (ESO).

Toto zjištění posiluje to, co vědci nazývají „Hubbleovo napětí“. Jde o kosmický nesoulad, který může ukazovat na novou fyziku ovládající vesmír.

„Mnoho vědců doufá, že by to mohl být začátek nového kosmologického modelu,“ řekl Tommaso Treu, významný profesor fyziky a astronomie na Kalifornské univerzitě v Los Angeles a jeden z autorů studie publikované v časopise Astronomy and Astrophysics.

„Toto je sen každého fyzika. Najít něco špatného v našem chápání vesmíru, abychom mohli objevit něco nového a hlubokého,“ dodal Simon Birrer, odborný asistent fyziky na Stony Brook University a jeden z korespondenčních autorů studie.

Neustále zpochybňovaná konstanta
Hubbleovou konstantou, kterou v roce 1929 poprvé vypočítal astronom Edwin Hubble, vyjádřil rychlost rozpínání vesmíru. Toto číslo odhaluje nejen aktuální rychlost zvětšování vesmíru, ale také jeho stáří a historii.

Přesto se vědci, téměř o sto let později, stále nemohou shodnout na její přesné hodnotě. Hubbleovu konstantu lze měřit dvěma způsoby: jedním je zkoumání vesmíru v raných dobách a druhým je zkoumání vesmíru v časech blízkých současnosti. Sonda raného vesmíru, která využívá kosmologické modely k nepřímému určení současné rychlosti rozpínání vesmíru, uvádí její hodnotu ~67 km/s/Mpc. A sonda pozdního (blízkého) vesmíru, která měří lokální vesmír v jeho současné podobě, uvádí rychlost rozpínání 73 km/s/Mpc. Měření založená na blízkém vesmíru se liší od předpovědí vyvozených z raného vesmíru, což vede k tzv. Hubbleovu napětí.

Potvrzení tohoto napětí by donutilo vědce přehodnotit samotné složení vesmíru; možná by odhalilo nové částice nebo důkazy o „rané fázi temné energie“, která krátce urychlila expanzi po Velkém třesku. Protože důsledky jsou tak závažné, astronomové zdůrazňují důležitost několika nezávislých metod pro ověření výsledků.

„To je významné v tom, že kosmologie, jak ji známe, může být narušena,“ řekl John O’Meara, hlavní vědec a zástupce ředitele Keckovy observatoře. „Pokud je pravda, že Hubbleovo napětí není chybou v měřeních, budeme muset přijít s novou fyzikou.“

Nový způsob měření vesmíru
Pro provedení tohoto přesného měření tým použil metodu zvanou kosmografie s časovým zpožděním. Podobně jako čočka v galaxii ohýbá a deformuje odrazy, i masivní galaxie ohýbají světlo vzdálenějších galaxií a kvasarů, čímž vytvářejí více obrazů stejného objektu.

Když se změní jasnost vzdáleného objektu, astronomové mohou měřit, jak dlouho trvá, než se tyto změny projeví na každém obrazu. Tato „časová zpoždění“ fungují jako kosmická měřítka – umožňují vědcům vypočítat vzdálenosti napříč vesmírem a nakonec určit, jak rychle se rozpíná.

Pro měření byla zásadní výkonná spektroskopie KCWI. Pozorováním pohybu hvězd v čočkovitých galaxiích přístroj odhalil, jak hmotné tyto galaxie jsou a jak silně ohýbají světlo, což jsou klíčové informace pro určení Hubbleovy konstanty.

„Klíčový průlom se opíral o pohyb hvězd v čočkových galaxiích, měřený pomocí spektroskopie Keck/JWST/VLT, aby se vyřešil hlavní zdroj nejistoty, známý jako degenerace hmotnostního listu. Výsledek se také opírá o dlouhodobou spolupráci mezi observatořemi, včetně měření časového zpoždění z 20 let fotometrických dat získaných na ESO v Chile,“ řekl Anowar Shajib, postdoktorand na Chicagské univerzitě a jeden z korespondentů studie.

Pátrání pokračuje
Měření týmu v současné době dosahuje přesnosti 4,5 % – což je mimořádný výkon, ale zatím nestačí k tomu, aby se nesrovnalost nade vší pochybnost potvrdila. Dalším cílem je zpřesnit měření na úroveň lepší než 1,5 %, což je úroveň jistoty, „pravděpodobně přesnější, než většina lidí ví, jak jsou vysocí,“ poznamenal Martin Millon, postdoktorand na ETH Zurich a třetí korespondent studie.

Zdroj: https://keckobservatory.org/hubble-tension/

autor: František Martinek