Giugno 17, 2024

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Il telescopio spaziale James Webb ha appena misurato il tasso di espansione dell’universo. Gli astronomi sono confusi. Avviso scientifico

Il telescopio spaziale James Webb ha appena misurato il tasso di espansione dell’universo.  Gli astronomi sono confusi.  Avviso scientifico

Il telescopio spaziale James Webb ha misurato il tasso di espansione dell’universo e i risultati non sono una grande notizia per la più grande crisi della cosmologia.

Questo risultato è coerente con le misurazioni effettuate dal telescopio spaziale Hubble. Ciò significa che non c’è nulla di sbagliato nei dati di Hubble e che siamo ancora a un vicolo cieco.

C’è ancora disaccordo tra i diversi metodi di misurazione noti come tensore di Hubble, quindi dovremo fare affidamento su un altro modo per capire quanto velocemente si sta espandendo l’universo.

L’universo intorno a noi può sembrare stazionario, immutato, ma tutto ciò che vediamo si sta allontanando a un ritmo enorme noto come costante di Hubble, o H0. Non è chiaro esattamente quanto sia veloce H0, perché diversi modi di misurarlo danno risultati diversi.

Un modo è osservare le tracce dell’universo primordiale, come la luce residua nello sfondo cosmico delle microonde o le onde sonore congelate nel tempo.

Un altro modo è misurare le distanze di oggetti con luminosità intrinseca nota, come le supernove di tipo Ia, o Stelle variabili Cefeidila cui luce fluttua regolarmente, il che è legato alla sua luminosità intrinseca.

Misurazioni della distanza variabile delle Cefeidi effettuate da Hubble (grigio) e JWST (rosso). (NASA, Agenzia spaziale europea, Agenzia spaziale canadese, c. Kang/STScI; Scienza: A. Res/STScI)

Il primo metodo tende a restituire una velocità di espansione di circa 67 chilometri al secondo per milione di parsec. Il secondo, circa 73 chilometri al secondo per megaparsec. Questa discrepanza tra i due è nota come tensione di Hubble.

Queste misurazioni sono state effettuate ripetutamente, riducendo notevolmente le possibilità di errore in ciascuna stima. Tuttavia, rimane la possibilità che ci sia qualcosa di fuorviante in almeno alcuni dati, soprattutto perché alcuni dei migliori dati che abbiamo sulle variabili Cefeidi provengono da un’unica fonte, il telescopio spaziale Hubble.

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“[Cepheid variables] È lo strumento standard di riferimento per misurare le distanze tra le galassie distanti 100 milioni di anni luce o più e rappresenta un passo cruciale nella determinazione della costante di Hubble. “Sfortunatamente, le stelle nelle galassie sono raggruppate insieme in una piccola area dal nostro punto di vista distante, quindi spesso non abbiamo la risoluzione necessaria per separarle dalle loro vicine in linea di vista.” Lo spiega l’astrofisico Adam Ries Space Telescope Science Institute (STScI) e Johns Hopkins University.

“La motivazione principale per costruire il telescopio spaziale Hubble era quella di risolvere questo problema… Hubble ha una migliore risoluzione della lunghezza d’onda visibile rispetto a qualsiasi telescopio terrestre perché si trova al di sopra degli effetti nebbiosi dell’atmosfera terrestre. Di conseguenza, può identificare le singole Cefeidi variabili in galassie distanti più di cento chilometri.” milioni di anni luce e misurando l’intervallo di tempo durante il quale la sua luminosità cambia.”

Per eliminare qualsiasi polvere che blocchi la luce vicino alla luce Queste osservazioni devono essere effettuate nel vicino infrarosso, una parte dello spettro elettromagnetico in cui Hubble non è particolarmente forte. Ciò significa che c’è ancora qualche incertezza sui dati da lui ottenuti.

Il James Webb Space Telescope, invece, è un potente telescopio a infrarossi e tutti i dati che raccoglie non sono soggetti alle stesse limitazioni.

Un diagramma che mostra la differenza tra le osservazioni di Hubble e JWST e come combinarle produce un risultato più sicuro. (NASA, Agenzia spaziale europea, c. Kang/STScI; Scienza: A. Res/STScI)

Rees e il suo team hanno prima trasformato il telescopio spaziale James Webb in una galassia di distanza nota, per calibrare il telescopio per l’illuminazione variabile delle Cefeidi. Poi hanno notato Cefeidi in altre galassie. In totale, il telescopio spaziale James Webb ha raccolto osservazioni di 320 stelle cefeidi, riducendo notevolmente il rumore presente nelle osservazioni di Hubble.

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Sebbene i dati di Hubble siano molto rumorosiTuttavia, i dati sulla distanza erano ancora coerenti con le osservazioni del telescopio spaziale James Webb. Ciò significa che non possiamo escludere calcoli H0 basati sui dati di Hubble; La velocità attuale è di 73 chilometri al secondo per megaparsec e l’errore umano, almeno in questo caso, non può spiegare il jitter di Hubble.

Ancora non si conoscono le cause della tensione. Una delle principali forze candidate è l’energia oscura, una forza misteriosa e poco conosciuta ma apparentemente fondamentale Applicare una pressione negativa Ciò accelera l’espansione dell’universo. Con le nuove misurazioni del telescopio spaziale James Webb, potremmo essere un po’ più vicini alla risposta.

“Con Webb che conferma le misurazioni di Hubble, le misurazioni di Webb forniscono la prova più forte fino ad oggi che gli errori sistematici nella fotometria delle Cefeidi di Hubble non svolgono un ruolo significativo nell’attuale jitter di Hubble”. dice Reese.

“Di conseguenza, le possibilità più interessanti rimangono sul tavolo e l’ambiguità della tensione si approfondisce”.

I risultati sono stati accettati in Giornale astrofisicoed è disponibile su arXiv.