Istnieją dwie zasadnicze metody pomiaru tempa rozszerzania wszechświata. Naukowcy od lat wykonują kolejne pomiary oboma metodami, analizują dane, weryfikują wyniki, wykonują kolejne pomiary i szukają potencjalnych błędów. Problem w tym, że mimo tych wysiłków obie metody dają dwa różne wyniki, które w żaden sposób nie chcą się do siebie zbliżyć. Nie sposób zatem stwierdzić, skąd bierze się rozbieżność między nimi.
Nic zatem dziwnego, że wszyscy naukowcy zaangażowani w rozwiązanie tej kosmicznej zagadki z niecierpliwością oczekiwali na jakąś trzecią alternatywę. Taką właśnie alternatywą miał być Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który po starcie miał wykonać własne obserwacje i sprawdzić, czy naukowcy wykonujący pomiarów za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a gdzieś się nie pomylili i doprowadzili do powstania wyżej wspomnianej rozbieżności. Można nawet powiedzieć, że teleskop Jamesa Webba miał wjechać w świat astronomii na białym koniu i rozwiązać problem napięcia Hubble’a raz i na zawsze.
Jak badamy tempo rozszerzania się wszechświata?
Kosmiczny Teleskop Hubble’a mierzy odległości do tzw. świec standardowych, czyli obiektów, których jasność absolutna jest precyzyjnie znana. Takimi obiektami są cefeidy (gwiazdy zmienne spełniające zależność między okresem pulsacji a jasnością absolutną) oraz supernowe typu Ia. Dzięki temu, że astronomowie precyzyjnie ustalili ich jasność absolutną, jesteśmy w stanie dość precyzyjnie ustalić ich odległość, mierząc ich jasność obserwowalną. Pomiary jasności świec standardowych znajdujących się w różnych odległościach od Ziemi, wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba pozwoliły naukowcom ustalić, że wszechświat rozszerza się w tempie 73 kilometrów na sekundę na megaparsek. Niezależnie od tego ile świec standardowych mierzono za pomocą Hubble’a, wszystkie pomiary prowadziły do tej samej wartości.
Czytaj także: W naszej wiedzy o wszechświecie jest poważna luka. Naukowcom wciąż wymyka się stała Hubble’a
Problem jednak w tym, że inne metody pomiaru stałej Hubble’a, np. oparte na pomiarach mikrofalowego promieniowania tła, czyli promieniowania wyemitowanego jakieś 380 000 lat po Wielkim Wybuchu, albo też na wahaniach gęstości widocznych barionów we wszechświecie (BAO, barionowe oscylacje akustyczne) wskazują uparcie, że wszechświat rozszerza się w tempie 67 km/s/megaparsek.
Różnica między tymi dwoma wartościami stałej Hubble’a doczekała się już jakiś czas temu miana „napięcia Hubble’a”. Każde kolejne pomiary stałej Hubble’a prowadziły dotąd albo do 73, albo do 67 km/s/megaparsek.
Od jakiegoś czasu naukowcy podejrzewali, że być może pierwsze pomiary wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zawierały jakiś błąd, który doprowadził do powstania tej niepokojącej rozbieżności. Wystrzelenie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba stanowiło zatem okazję, aby na tempo ekspansji wszechświata spojrzeć — dosłownie — świeżym okiem.
Pierwsze pomiary wykonane za pomocą teleskopu Jamesa Webba obejmujące bliższe świece standardowe wskazały, że w pomiarach z teleskopu Hubble’a nie ma żadnego błędu. Naukowcy podejrzewali jednak, że gdy teleskop Jamesa Webba przyjrzy się dalszym świecom standardowym, pojawi się jakaś rozbieżność, która wskaże na problemy z pierwotnymi pomiarami wykonanymi za pomocą Hubble’a.
Niepokojące wyniki z teleskopu Jamesa Webba
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba na przestrzeni ostatnich kilkunastu miesięcy przyjrzał się praktycznie całemu zakresowi odległości do cefeid i supernowych, jaki wcześniej zbadany był za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Wyniki tych obserwacji są jednoznaczne: w danych pomiarowych z Hubble’a nie ma żadnych błędów. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dał dokładnie takie same wyniki jak jego poprzednik.
Czytaj także: Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba potwierdza: wciąż nie wiemy czegoś ważnego o wszechświecie
To z kolei oznacza, że nadal nie wiemy, w jakim tempie rozszerza się wszechświat. Nadal bowiem świece standardowe dają jeden wynik, a badanie mikrofalowego promieniowania tła drugi. Obydwa siłą rzeczy nie mogą być prawidłowe, a my nie jesteśmy jak na razie w stanie stwierdzić, który z nich jest błędny i dlaczego.
Teoretycznie w przyszłości być może naukowcy zajmujący się pomiarami fal grawitacyjnych będą w stanie ustalić, która z metod dawała nam prawidłowy wynik, ale póki co astronomia fal grawitacyjnych jest niezwykle młodą dziedziną badań i jeszcze trochę będziemy musieli poczekać na wyniki na tyle precyzyjne, że będziemy mogli choć wskazać, w stronę której wartości skłaniają się pomiary zmarszczek czasoprzestrzeni. Do tego czasu napięcie Hubble’a będzie nam towarzyszyło i przypominało o tym, że jeszcze wielu rzeczy nie wiemy.