Webbův teleskop možná konečně rozluští záhadu rozpínání vesmíru

Vědci na základě dat pořízených novým vesmírným teleskopem Jamese Webba (JWST) provedli nový výpočet rychlosti rozpínání vesmíru na několika galaxiích. V úvodu je Webbův snímek jedné takové galaxie, známé jako NGC 1365. Vědci si dlouho lámali hlavu nad nesrovnalostmi v rychlosti rozpínání vesmíru, ale nová, přesnější data z vesmírného teleskopu Jamese Webba možná tuto záhadu konečně vyřeší.

Zpřesněním měření vzdáleností pomocí výkonných infračervených přístrojů a analýzou explodujících hvězd a rudých obrů se vědcům podařilo sjednotit dříve protichůdné hodnoty Hubbleovy konstanty.

Kosmická hádanka: Rozporuplné rychlosti rozpínání
Vědci se již léta zabývají záhadným rozporem v našem chápání vesmíru. Víme, že se vesmír rozpíná, ale měření rychlosti jeho rozpínání dávají různé odpovědi v závislosti na tom, zda se díváme na raný vesmír nebo na současnost. Pokud by byly správné obě varianty, zpochybnilo by to samotné základy moderní kosmologie.

Nyní nová a přesnější data z vesmírného dalekohledu Jamese Webba nabízejí nový pohled – a zdá se, že vesmír možná přece jen nezlobí.

„Tyto nové důkazy naznačují, že náš standardní model vesmíru obstojí,“ řekla profesorka Wendy Freedmanová z Chicagské univerzity, která je jednou z hlavních postav v debatě o rychlosti rozpínání vesmíru známé jako Hubbleova konstanta. „Neznamená to, že v budoucnu nenajdeme věci, které jsou s modelem v rozporu, ale v tuto chvíli se nezdá, že by to byla Hubbleova konstanta,“ řekla.

Zjištění byla publikována 27. května 2025 v časopise The Astrophysical Journal.

Dva způsoby měření rozpínání vesmíru
K určení rychlosti rozpínání vesmíru používají vědci dvě hlavní techniky. První z nich zahrnuje studium prastarého světla, které zůstalo po Velkém třesku. Tato záře, nazývaná kosmické mikrovlnné pozadí, se stále šíří vesmírem a poskytuje obraz raného vesmíru.

Freedmanová se zaměřuje na druhou metodu – měření rychlosti rozpínání vesmíru v současnosti. Překvapivě je to těžší úkol. Měření vzdáleností v obrovských kosmických měřítkách je neuvěřitelně složité a vyžaduje pečlivé pozorování hvězd a galaxií.

Supernovy a hvězdná měřítka
Během posledního zhruba půlstoletí přišli vědci na řadu způsobů, jak měřit relativně blízké vzdálenosti. Jeden z nich spočívá v zachycení světla určité třídy hvězd v době jejich největší jasnosti, když na konci svého života explodují jako supernovy. Pokud známe maximální jasnost těchto supernov, měření jejich zdánlivé svítivosti nám umožní vypočítat její vzdálenost. Další pozorování nám prozradí, jak rychle se od nás vzdaluje galaxie, v níž tato supernova vznikla. Freedmanová je také průkopníkem dvou dalších metod, které využívají toho, co víme o dvou dalších typech hvězd: rudých obrech a uhlíkových hvězdách.

Před stanovením konečné vzdálenosti je však třeba provést řadu korekcí. Vědci musí nejprve zohlednit kosmický prach, který tlumí světlo mezi námi a těmito vzdálenými hvězdami v jejich hostitelských galaxiích. Musí také zkontrolovat a opravit rozdíly ve svítivosti, které mohou vznikat v průběhu kosmického času. A nakonec je třeba zjistit a opravit jemné nejistoty měření v přístrojích používaných k měření.

Ostřejší oči na obloze
Díky technologickému pokroku, jako je například vypuštění mnohem výkonnějšího vesmírného dalekohledu Jamese Webba v roce 2021, jsou však vědci schopni tato měření stále více zpřesňovat. „Více než dvojnásobně jsme zvětšili vzorek galaxií, které používáme ke kalibraci supernov,“ řekla Freedmanová. „Statistické zlepšení je významné. To výrazně posiluje výsledek.“

Čísla se konečně vyrovnávají
Nejnovější výpočet Freedmanové, který zahrnuje data z Hubbleova teleskopu i vesmírného teleskopu Jamese Webba, zjistil hodnotu Hubbleovy konstanty 70,4 kilometrů za sekundu na megaparsek ±3 %. Tím se její hodnota dostává do statistické shody s nejnovějšími měřeními kosmického mikrovlnného pozadí, která činí 67,4±0,7 %.

Webbův teleskop má čtyřikrát větší rozlišení než HST, což mu umožňuje identifikovat jednotlivé hvězdy, které byly dříve detekovány v rozmazaných skupinách. Je také asi desetkrát citlivější, což zajišťuje vyšší přesnost a schopnost najít i slabší objekty.

„Vidíme, jak fantastický je vesmírný dalekohled Jamese Webba pro přesné měření vzdáleností galaxií,“ řekl spoluautor Taylor Hoyt z Lawrence Berkeley Laboratory. „Pomocí jeho infračervených detektorů můžeme vidět skrz prach, který v minulosti bránil přesnému měření vzdáleností, a můžeme s mnohem větší přesností měřit jasnosti hvězd,“ dodal další spoluautor Barry Madore z Carnegie Institution for Science.

Rozluštění záhad vesmíru
Freedmanová vysvětlila, že astrofyzikové se snažili přijít s teorií, která by vysvětlila různou rychlost rozpínání vesmíru v průběhu jeho stárnutí. „Existuje už více než 1 000 prací, které se snaží tento problém napadnout, a ukázalo se, že je to mimořádně obtížné,“ řekla.

Vědci se stále snaží najít trhliny ve standardním modelu, který popisuje vesmír, což by mohlo poskytnout vodítka k povaze dvou velkých nevyřešených záhad – temné hmoty a temné energie. Stále více se však zdá, že Hubbleova konstanta není tím správným místem k hledání.

Optimistický pohled do budoucna
Freedmanová a její tým využijí Webbův teleskop v příštím roce k měření ve skupině galaxií zvané kupa Coma Cluster, která by měla poskytnout více dat z jiného úhlu. „Tato měření nám umožní měřit Hubbleovu konstantu přímo, aniž bychom k tomu potřebovali další krok v podobě supernov. Jsem optimistická, pokud jde o vyřešení této otázky v příštích několika letech, kdy zvýšíme přesnost těchto měření,“ dodala Freedmanová.

Zdroj: https://scitechdaily.com/hubble-trouble-solved-webb-telescope-finally-cracks-the-universes-growth-mystery/

autor: František Martinek