Širjenje vesolja še vedno bega kozmologe

Merjenje širjenja vesolja se izkazuje za trši oreh, kot so si kozmologi mislili. Še pred desetletjem je bilo vse pod kontrolo. Različne meritve širjenja so dale podobne rezultate—znotraj negotovosti oziroma merske napake. Nato pa so kar naenkrat novi podatki vse postavili na glavo.

Znanstveniki so že pred stoletjem pokazali, da se vesolje širi. Hitrost širjenja opišemo s tako imenovano Hubblovo konstanto, ki jo lahko izmerimo na različne načine. Pri klasični metodi opazujemo poseben tip supernov v bližnjih galaksijah. Druga prav tako popularna metoda je povezana z modeliranjem mikrovalovnega sevanja ozadja. Kot rečeno se moderna izmerjena vrednost konstante (izmerjena z majhno negotovostjo) s tema dvema metodama kar precej razlikuje. 

Katera metoda torej da pravi razultat? Ali če vprašamo drugače: kaj ga znanstveniki lomijo, da so rezultati različni? Lahko, da z merjenjem ni nič narobe in da današnji modeli širjenja vesolja niso povsem pravi—razburljiva možnost, ki pa je ne gre preveč hitro sprejeti. Najprej se je potrebno prepričati, da pri merjenju ni prišlo do napak.

Nekateri znanstveniki s sumom gledajo na metodo s supernovami. Pri tej metodi je ključnega pomena, da poznamo razdaljo do supernove. Bolj ko je supernova oddaljena, temnejša bo, torej lahko iz njene svetlosti izračunamo razdaljo—če vemo, koliko svetlobe izseva! Supernove, ki se uporabljajo za te študije, so posebnega tipa, ki z manjšimi popravki vedno izsevajo enako količino svetlobe. Ampak kako izmeriti, koliko svetlobe tipična supernova tega tipa izseva? Za to moramo vendar poznati razdaljo do supernove. Soočeni smo torej s klasičim problemom kure in jajca.

Astronomi so zagato rešili tako, da so najprej opazovali supernove v bližnji galaksijah, v katerih se nahajajo tudi spremenljive zvezde kefeide. Pomembna lastnost teh zvezd je, da sta njihova perioda spreminjanja (ali utripanja) povezana z njihovim izsevom. Če torej takšni zvezdi izmerimo periodo, lahko iz povezave med izsevom in periodo izmerimo njen izsev, slednjega pa primerjamo s svetlostjo kefeide in tako izmerimo razdaljo do zvezde. S tem pa tudi razdaljo do supernove. 

Skupina nobelovega nagrajenca Adama Riessa omenjeno metodo uporablja že več kot dvajset let. Za opazovanje kefeid so uporabili vesoljski teleskop Hubble, teleskop z najboljšo ločljivostjo v vidni svetlobi. A niti s teleskopom Hubble v drugih galaksijah ni mogoče dobro ločiti kefeid od preostalih zvezd. Številni znanstveniki zato menijo, da je njegova metoda pridelala napako in je zato tudi izmerjena Hubblova konstanta napačna.

Riess je s kolegi v novem članku očitke ovrgel. Avtorji so predstavili nova opazovanja kefeid, tokrat z vesoljskim teleskopom James Webb, ki ima boljšo ločljivost od Hubbla. Opazovali so ogromen vzorec kefeid (več kot 1000) v šestih galaksijah. Pokazali se, da se kljub veliko manjših negotovostih posameznih meritev končne vrednosti razdalj do teh galaksij ne razlikujejo od prejšnjih vrednosti. Avtorji so zaključili, da z njihovo metodo in rezultati ni nič narobe.

Vse znanstvenike verjetno še ne bodo prepričali. Kriza v kozmologiji, kot je poimenovano neujemanje različnih meritev Hubblove konstante, tako ostaja. So pa takšne študije izredno pomembne, saj korak za korakom vodijo do rešitve problema.

Naslovna slika: Kolaž galaksij, v katerih so kefeide, ki so jih avtorji opazovali v novi študiji. Avtorstvo: Adam Riess