A csillagászok a James Webb és a Hubble teleszkópokat használták, hogy megerősítsék az elméleti fizika egyik legzavarosabb rejtvényét: az univerzum hihetetlenül különböző ütemben terjeszkedik, attól függően, hogy a megfigyelés pontjától függően. A Világegyetem nem egyenletes terjeszkedése nem mérési hiba, hanem tévedés a világegyetemben Ez a Hubble-feszültségnek nevezett probléma képes megváltoztatni, vagy akár teljesen megfordítani a jelenlegi kozmológiai modellt. Eredetileg a Hubble rteleszkóp 2019-es mérései révén fedezték fel, ez a megmagyarázhatatlan anomália ismét igazolták, hogy a James Webb rteleszkóp (JWST) 2023-ban végzett még pontosabb mérései valósak. A két távcső megfigyelési adatainak alapos háromszoros ellenőrzése véglegesen kizárta a mérési hibák lehetőségét. Egy február 6-án az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban megjelent tanulmány arra utal, hogy jelentős probléma lehet az univerzum megértésében. Ha nem vesszük figyelembe a mérési hibákat, akkor a legvalószínűbb és legérdekesebb, hogy félreértettük a világegyetemet, mondta Adam Riess, a tanulmány vezető szerzője, a Johns Hopkins Egyetem fizikának és csillagászatának professzora. Érdemes megjegyezni, hogy Riess, a kutató társaival, Samuel Perlmutterrel és Brian P. Schmidtdel együtt 2011-ben fizika Nobel-díjat kapott a világegyetem gyorsuló tágulásának felfedezéséért és a feltételezett sötét anyag tanulmányozásához való hozzájárulásáért. Jelenleg két "aranystandard" módszer létezik az úgynevezett Hubble-állandó meghatározására, amely leírja az univerzum tágulásának sebességét. Az első módszer a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás apró ingadozásaival kezdődik, a világegyetem első fényének ősi maradványaival, mely mindössze 380.000 évvel a Nagy Bumm után alakult ki. 2009 és 2013 között a csillagászok alaposan feltérképezték ezt a gyenge mikrohullámú háttérmezőt az Európai rügynökség (ESA) Planck műholdjával, és a Hubble-állandót pontosan 67 km/s/Mpc-nek találták. A Hubble-állandó lehetővé teszi az úgynevezett Hubble-idő, azaz az univerzum korának kiszámítását. Edwin P. Hubble 1929-ben felfedezte, hogy a galaxisok spektrális elmozdulása a piros vég felé (Doppler-hatás) azt jelenti, hogy a galaxisok távolodnak tőlünk olyan sebességgel, amely a távolság növekedésével növekszik. Ez a megfigyelés vezette Georges Lemaître, a belga kozmológus és elméleti fizikus 1931-ben, hogy javasolja a Nagy Bumm vagy a táguló világegyetem hipotéziseit. Lemaître szerint, a sebességvektorok időbeli visszafelé való extrapolálásával, egy pont, amikor az univerzum összes anyaga egyetlen pontra sűrült, ahonnan a mi ismert világunk a Nagy Bumm-al kezdődött. A jelenlegi ismeretek szerint a Hubble-idő körülbelül 13,8 milliárd év. Ez nem probléma, hanem inkább válság A második "aranystandard" a cefeid változó csillagokat használja a Hubble-állandóság meghatározására. A Cefeidák, amelyeket először a Cefeusz csillagképben azonosítottak, és a delta Cefei csillag után neveztek el, a halál szélén lévő régi csillagok, amelyek periódikusan pulzálnak a fényességben. Ahogy a cefeidek világosabbak, lassabban pulzálnak, így a csillagászok mérhetik abszolút fényességüket. Ha ezt a fényességet összehasonlítják a megfigyelt fényességükkel, a csillagászok a cefeideket egy "kozmikus távolságlétrába" helyezhetik, hogy mélyebben betekintést nyerjenek az univerzum múltjába. Ez a létrák segítenek pontos értékeket adni a terjeszkedési sebességnek a Cefeidák spektrumának vöröselmozdulása révén. De itt kezdődik a rejtély. Riess professzor és csapata által a cefeid változókról végzett mérések szerint az univerzum tágulási sebessége körülbelül 74 km/s/Mpc, ami hihetetlenül magasabb érték, mint amit a Planck műhold mér. Az univerzum tágulásának változó sebességéről David Gross, a Nobel-díjas csillagász a Kaliforniai Kavli Elméleti Fizikai Intézetből (KITP) egy 2019-es konferencián megjegyezte: Nem feszültségnek vagy problémának nevezném, hanem inkább válságnak. Kezdetben egyesek úgy gondolták, hogy a különbség a Cefeidák és más csillagok keverése által okozott mérési hiba miatt lehet a Hubble nyílásában. 2023-ban azonban a pontosabb James Webb rteleszkópot (JWST) használó kutatók megerősítették a Hubble méréseinek helyességét. A probléma megoldásához Riess és kollégái a korábbi méréseikre építettek, és további 1000 cefeid változót figyeltek meg öt galaxisban, mintegy 130 millió fényévnyire a Földtől. Az adatok összehasonlítása után a Hubble rteleszkóp korábbi méréseivel megerősítették a Hubble-állandóhoz kapott érték pontosságát. "Most már a Hubble-teleszkóppal lefedtük a megfigyelések teljes körét, és nagy bizonyossággal kizárhatjuk a mérési hibát a Hubble-feszültség okaként" - mondta Riess. "A Webb és a Hubble kombinációja mindkét világ legjobbját nyújtja nekünk. A Hubble méréseit megbízhatónak találjuk, ahogy egyre feljebb lépünk a kozmikus távolság-lépcsőn" - tette hozzá a Nobel-díjas tudós. Más szavakkal, a probléma, ami a hagyományos kozmológia határait feszegeti, megválaszolatlan marad. A felgyorsult terjeszkedés kozmológiai modellje A kibővülő, mégis véges és határtalan univerzum hipotézise Albert Einstein által alakult ki az általános relativitáselméletében, amelyet 1915-ben fogalmazott meg, és a következő évben publikált. Einstein elméletében a gravitáció a téridő görbületének eredménye, ami az univerzum végességét mutatja. A brit Sir Arthur Eddington 1919-ben empirikus asztrofizikai bizonyítékot nyújtott az univerzum görbületére, és Edwin P. Hubble 1929-ben felfedezte az univerzum tágulását. Az univerzum tágulásának egyik következménye, hogy a fény a kozmikus téren áthaladóan hosszabb hullámhosszra terjed és változik, ez a jelenség felelős a vöröselmozdulásért is, amelyet a csillagászok egyre távolabbra, és így idősebb galaxisokat néznek. A belga Georges Lemaître, aki elsőként fogalmazta meg a Nagy Bumm elméletét, a jelenlegi pontos mérések alapján 13,8 milliárd évvel ezelőttre számolta ki az univerzum eredetét. Azonban ellentétben Einstein gravitációs modelljének várakozásával, miszerint a tágulás sebessége idővel lelassulna, Samuel Perlmutter, Brian P. Schmidt és Adam Riess 1998-ban felfedezték, hogy az univerzum gyorsuló sebességgel tágul. A sötét energia fogalmát, egy elméleti erőt, ami kitölti az univerzumot és okozza ezt a gyorsulást, bevezették a gyorsuló tágulás magyarázataként. A sötét energia, a kozmológiai irodalom szerint, az energia egy formája, amely kitölti az univerzumot, antigravitációs hatást vagy negatív nyomást gyakorolva. Az általános relativitáselmélet szerint a sötét energia negatív nyomása semlegesíti a gravitációs vonzást nagy távolságokon. Az elméleti számítások szerint a rejtélyes sötét energia az ismert Einsteini univerzum 74%-át teszi ki, 22%-a sötét anyag (az asztronómiai műszerek által kimutathatatlan anyag, amely nem bocsát ki elektromágneses sugárzást), 3,6%-a csillagközi gázból áll, és csak a fennmaradó 0,4% teszi ki a csillagok és más égi testek tömegét. Az egyetlen probléma az, hogy a világegyetem gyorsuló tágulásának magyarázata ellenére a sötét energia léte még nem bizonyított empirikusan. Néhányan kételkednek ebben a különös jelenségben, és más elméleti okoknak tulajdonítják. A tény, hogy a tágulás sebessége változó, azaz a tér egyes részei gyorsabban tágulnak, mint mások, kihívást jelent a korábban elfogadott kozmológiai modellnek.