Teleskop Luar Angkasa James Webb baru saja mengukur laju perluasan alam semesta. Para astronom bingung. Peringatan sains

Teleskop Luar Angkasa James Webb telah mengukur laju perluasan alam semesta, dan hasilnya bukanlah berita bagus untuk krisis terbesar dalam kosmologi.

Hasil ini sesuai dengan pengukuran yang dilakukan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Artinya tidak ada yang salah dengan data Hubble, dan kita masih menemui jalan buntu.

Masih terdapat ketidaksepakatan antara berbagai metode pengukuran yang dikenal sebagai tensor Hubble, jadi kita harus mengandalkan cara lain untuk mengetahui seberapa cepat alam semesta mengembang.

Alam semesta di sekitar kita mungkin tampak diam, tidak berubah, namun segala sesuatu yang kita lihat bergerak menjauh dengan kecepatan sangat tinggi yang dikenal sebagai Konstanta Hubble, atau H0. Tidak jelas secara pasti seberapa cepat H0, karena cara pengukuran yang berbeda memberikan hasil yang berbeda.

Salah satu caranya adalah dengan melihat jejak alam semesta awal, seperti sisa cahaya di latar belakang gelombang mikro kosmik, atau gelombang suara yang membeku dalam waktu.

Cara lain adalah dengan mengukur jarak ke objek dengan kecerahan intrinsik yang diketahui, seperti supernova tipe Ia, atau Bintang variabel Cepheidyang cahayanya berfluktuasi secara teratur, yang berhubungan dengan kecerahan intrinsiknya.

Metode pertama cenderung menghasilkan laju ekspansi sekitar 67 kilometer per detik per juta parsec. Yang kedua, sekitar 73 kilometer per detik per megaparsec. Perbedaan antara keduanya ini dikenal sebagai ketegangan Hubble.

Pengukuran ini dilakukan berulang kali, sehingga sangat mengurangi kemungkinan kesalahan dalam setiap perkiraan. Namun, masih ada kemungkinan bahwa ada sesuatu yang menyesatkan setidaknya pada beberapa data – terutama karena beberapa data terbaik yang kita miliki tentang variabel Cepheid berasal dari satu sumber, Teleskop Luar Angkasa Hubble.

“[Cepheid variables] Ini adalah instrumen standar terbaik untuk mengukur jarak antar galaksi yang berjarak 100 juta tahun cahaya atau lebih, dan merupakan langkah penting dalam menentukan konstanta Hubble. “Sayangnya, bintang-bintang di galaksi berkumpul bersama di area kecil dari sudut pandang kita yang jauh, sehingga kita sering kali tidak mempunyai resolusi untuk memisahkan mereka dari tetangganya yang saling berhadapan.” Ahli astrofisika Adam Ries menjelaskan Institut Sains Teleskop Luar Angkasa (STScI) dan Universitas Johns Hopkins.

“Alasan utama pembangunan Teleskop Luar Angkasa Hubble adalah untuk memecahkan masalah ini… Hubble memiliki resolusi panjang gelombang tampak yang lebih baik dibandingkan teleskop berbasis darat mana pun karena letaknya di atas efek samar-samar atmosfer bumi. Hasilnya, ia dapat mengidentifikasi Cepheid secara individu.” variabel di galaksi yang jaraknya lebih dari seratus kilometer.” juta tahun cahaya dan mengukur interval waktu perubahan kecerahannya.”

Untuk memotong cahaya yang menghalangi debu di dekat lampu Pengamatan ini harus dilakukan dalam inframerah dekat, bagian dari spektrum elektromagnetik yang tidak terlalu kuat oleh Hubble. Artinya, masih terdapat ketidakpastian terhadap data yang diperolehnya.

Teleskop Luar Angkasa James Webb, di sisi lain, adalah teleskop inframerah yang kuat, dan data apa pun yang dikumpulkannya tidak tunduk pada batasan yang sama.

Rees dan timnya pertama kali mengubah Teleskop Luar Angkasa James Webb menjadi galaksi dengan jarak yang diketahui, untuk mengkalibrasi teleskop untuk penerangan variabel Cepheid. Kemudian mereka memperhatikan Cepheid di galaksi lain. Secara keseluruhan, Teleskop Luar Angkasa James Webb mengumpulkan pengamatan terhadap 320 bintang cepheid, sehingga sangat mengurangi kebisingan yang ada dalam pengamatan Hubble.

Meskipun data Hubble sangat berisikNamun data jarak tersebut masih sesuai dengan pengamatan Teleskop Luar Angkasa James Webb. Artinya, kita tidak bisa mengesampingkan penghitungan H0 berdasarkan data Hubble; Kecepatan saat ini adalah 73 kilometer per detik per megaparsec, dan kesalahan manusia – setidaknya dalam kasus ini – tidak dapat menjelaskan jitter Hubble.

Kami masih belum mengetahui penyebab ketegangan tersebut. Salah satu kekuatan kandidat utama adalah energi gelap, sebuah kekuatan misterius dan kurang diketahui namun tampaknya mendasar Berikan tekanan negatif Hal ini mempercepat perluasan alam semesta. Dengan pengukuran Teleskop Luar Angkasa James Webb yang baru, kita mungkin semakin dekat dengan jawabannya.

“Dengan Webb mengonfirmasi pengukuran dari Hubble, pengukuran Webb memberikan bukti terkuat hingga saat ini bahwa kesalahan sistematis dalam fotometri Cepheid Hubble tidak memainkan peran penting dalam kegelisahan Hubble saat ini.” kata Reese.

“Akibatnya, kemungkinan-kemungkinan paling menarik tetap ada dan ambiguitas ketegangan semakin dalam.”

Hasilnya diterima di Jurnal Astrofisikadan tersedia di arXiv.