Universul s-a extins de la Big Bang. Măsurarea ritmului cu care crește (așa-numita constantă Hubble) este esențială pentru înțelegerea istoriei și viitorului său. O discrepanță ciudată în măsurătorile acestei constante a provocat oamenii de știință de câțiva ani. Acest mister, supranumit tensiunea Hubble, a fost dezvăluit de observațiile efectuate de diferite telescoape, în special de celebrul telescop spațial Hubble. Recent, noi observații de la Telescopul James Webb (JWST) nu numai că au confirmat existența acestei anomalii, dar au arătat și că ea ar putea proveni dintr-un aspect fundamental al cosmosului însuși. Rezultatele au fost prezentate într-un articol publicat în The Astrophysical Journal.
Constanta Hubble ne permite să cuantificăm viteza cu care se extinde Universul. Este esențial să-i determinăm valoarea, vârsta și evoluția în timp. Astronomii folosesc două metode principale pentru a o măsura, fiecare cu avantajele și limitările sale.
Prima metodă se bazează pe studiul fundalului cosmic de microunde (Cosmic Microwave Background, CMB), un fel de fotografie a Universului timpuriu făcută la aproximativ 380.000 de ani după Big Bang. Această radiație cu microunde oferă informații prețioase despre starea sa în acel moment. Folosind aceste date și modele teoretice, cercetătorii au estimat constanta Hubble la aproximativ 67 de kilometri pe secundă pe megaparsec (km/s/Mpc). Aceasta înseamnă că pentru fiecare milion de ani lumină, galaxiile se îndepărtează de noi cu o viteză de 67 km/s.
A doua metodă, mai recentă, se bazează pe observarea stelelor variabile Cefeide, stele pulsatoare a căror luminozitate variază în mod regulat. Aceste stele servesc ca lumânări standard care permit astronomilor să măsoare distanțe în Universul mai apropiat. Măsurând luminozitatea acestor stele, oamenii de știință au calculat o constantă Hubble de aproximativ 73 km/s/Mpc. Această cifră este, prin urmare, semnificativ mai mare decât cea obținută prin studiul fondului cosmic cu microunde, ceea ce creează o divergență semnificativă. Această diferență este cea care constituie celebra tensiune Hubble.
Lansat în 2021, telescopul spațial James Webb a fost conceput pentru a depăși limitele preciziei măsurătorilor astronomice. Cu capacitatea sa de detectare în infraroșu și poziția sa departe de Pământ, oferă o vedere mai detaliată a Universului decât oricând. Unul dintre obiectivele cheie ale lui JWST a fost să măsoare mai bine constanta Hubble prin rafinarea observațiilor cefeidelor. Folosind telescopul spațial, cercetătorii au reușit să reducă marja de eroare a măsurătorilor anterioare de la aproximativ 8 sau 9% la doar 2%.
Datorită acestor date de înaltă precizie, astronomii au confirmat că constanta Hubble obținută prin metoda Cefeidelor este în jur de 73 km/s/Mpc, o valoare mai mare decât cea obținută cu ajutorul CMB. Această confirmare nu a făcut decât să accentueze tensiunea dintre cele două valori și să întărească ideea că ar putea exista un fenomen încă necunoscut la originea acestei diferențe.
În fața acestei discrepanțe, au apărut mai multe ipoteze pentru a explica tensiunea Hubble. Una dintre piste sugerează că materia întunecată sau energia întunecată primitivă ar putea fi responsabile pentru această anomalie. Ideea este că aceste fenomene necunoscute, în special în Universul timpuriu, ar fi putut avea un impact major asupra expansiunii Universului și, astfel, și-ar fi schimbat rata de expansiune în momente cruciale după Big Bang. Alte speculații merg și mai departe, sugerând noi proprietăți ale materiei, particule exotice sau chiar modificări ale legilor fizicii care guvernează cosmosul la scară largă. Au fost propuse și teorii precum existența unor noi tipuri de particule sau câmpuri magnetice primordiale pentru a încerca să explice această discrepanță. Deși aceste ipoteze sunt încă în mare măsură speculative, ele deschid calea către cercetări fascinante asupra fenomenelor cosmologice care înainte erau de neimaginat. Dacă aceste teorii sunt confirmate, ele ar putea zgudui concepțiile noastre actuale despre fizica fundamentală.
Tensiunea Hubble ar putea fi mai mult decât o simplă anomalie în măsurători, dar un indiciu crucial pentru regândirea unora dintre cele mai consacrate teorii cosmologice ale noastre. Cercetători precum Adam Riess, laureat al Premiului Nobel și autor principal al studiului, subliniază că această enigmă ar putea indica un aspect fundamental al cosmosului care este încă puțin înțeles. Potrivit acestuia, cauza acestei discordanțe ar putea sta într-o caracteristică încă nouă a Universului.
Următoarele etape de cercetare ar putea nu numai să ofere o mai bună înțelegere a acestei tensiuni, ci și să ne schimbe viziunea asupra cosmosului. Cu capacitatea sa de a colecta date precise, telescopul spațial James Webb va continua să joace un rol crucial în dezlegarea acestui mister. Cu toate acestea, acest fenomen ar putea duce și la descoperiri care provoacă concepte fundamentale ale cosmologiei sau chiar fizica însăși.
