Teleskop Jamesa Webba i Supernowa H0pe: Nowe odkrycia w mierzeniu stałej Hubble'a
Stała Hubble’a — tempo rozszerzania się wszechświata — to jeden z kluczowych parametrów, który od dekad fascynuje astronomów. Mimo wielu lat badań, dokładne jej oszacowanie wciąż budzi wiele kontrowersji i wymaga dalszych analiz. W ostatnich latach technologia teleskopów kosmicznych, takich jak Hubble oraz James Webb, umożliwiła naukowcom dogłębną eksplorację wszechświata, rzucając nowe światło na zagadnienia związane z kosmologią.
Jednym z najnowszych narzędzi, które przyczyniło się do badań stałej Hubble’a, jest Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Wcześniej, dane zebrane przez Teleskop Hubble’a oraz obserwacje supernowych typu Ia i zmiennych cefeid pozwoliły na uzyskanie precyzyjnych pomiarów tempa ekspansji wszechświata. Teraz, z pomocą Webba, badacze mogą jeszcze bardziej precyzyjnie analizować te zjawiska, stosując nowe metody, takie jak efekt soczewkowania grawitacyjnego.
Odkrycie supernowej H0pe
Najnowsze badania prowadzone przez Brendę Frye z Uniwersytetu Arizony oraz jej międzynarodowy zespół badaczy koncentrują się na zjawisku soczewkowania grawitacyjnego. W ramach programu PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), naukowcy odkryli trzy punkty świetlne w kierunku odległej gromady galaktyk o nazwie PLCK G165.7+67.0. Początkowe pytanie zespołu brzmiało: „Co to za trzy punkty, których nie było wcześniej? Czy to może być supernowa?”
Po dokładnych analizach potwierdzono, że odkryte punkty to obraz supernowej typu Ia, nazwanej Supernova H0pe, soczewkowanej grawitacyjnie przez pobliską gromadę galaktyk. Zjawisko soczewkowania grawitacyjnego działa jak kosmiczne lustro, które rozbija światło supernowej na trzy obrazy, co daje możliwość obserwacji tego samego wybuchu w różnych momentach jego trwania.
Czym jest soczewkowanie grawitacyjne?
Soczewkowanie grawitacyjne występuje, gdy duże masy, takie jak gromady galaktyk, zakrzywiają przestrzeń wokół siebie, co powoduje, że światło z odległych obiektów podróżuje różnymi ścieżkami, zanim dotrze do obserwatora na Ziemi. W przypadku supernowej H0pe, światło przebyło trzy różne trasy, co zaowocowało trzema obrazami tego samego wybuchu, widocznymi na różnych etapach eksplozji.
Porównanie tego zjawiska do potrójnego lustra to celna analogia. Tak jak w lustrze, osoba widzi siebie z różnych perspektyw, tak obserwator na Ziemi widzi supernową w trzech różnych momentach jej ewolucji. Co więcej, efekt ten umożliwia astronomom precyzyjne pomiary, które mogą posłużyć do jeszcze dokładniejszego oszacowania wartości stałej Hubble’a.
Supernowa H0pe a stała Hubble’a
Supernowa H0pe jest wyjątkowa na kilka sposobów. Po pierwsze, to supernowa typu Ia, co oznacza, że jej jasność jest dobrze znana, co czyni ją tzw. „świecą standardową” w astronomii. Po drugie, jej światło zostało zakrzywione przez grawitację pobliskiej gromady galaktyk, co pozwoliło na szczegółowe badania soczewkowania grawitacyjnego.
Dzięki temu zjawisku, naukowcy mogli zmierzyć czas opóźnień między trzema obrazami supernowej, a także odległość do niej oraz właściwości soczewki grawitacyjnej. Wszystkie te dane pozwoliły na uzyskanie nowej wartości stałej Hubble’a, wynoszącej 75,4 km/s/Mpc, z marginesem błędu wynoszącym +8,1 lub -5,5. To dopiero drugi pomiar tego typu przy użyciu tej metody, a pierwszy, który wykorzystuje świecę standardową.
Dlaczego to odkrycie jest ważne?
Wartość stałej Hubble’a uzyskana dzięki supernowej H0pe jest zgodna z wcześniejszymi pomiarami, ale równocześnie wykazuje pewne rozbieżności z danymi uzyskanymi w młodym wszechświecie. Wynika z tego, że tempo ekspansji wszechświata może zmieniać się w czasie, co rzuca nowe wyzwania przed współczesną kosmologią.
Zespół badawczy podkreśla, że kolejne obserwacje i analizy, w tym nadchodzące dane z programu PEARLS oraz inne badania w ramach teleskopu Webba, mogą jeszcze bardziej ograniczyć niepewności związane z pomiarami stałej Hubble’a. Supernowa H0pe daje astronomom nadzieję na lepsze zrozumienie natury wszechświata, jego ewolucji oraz sił, które nim rządzą.
Przyszłe badania
Naukowcy planują kontynuować badania nad Supernową H0pe, wykorzystując zarówno dane z teleskopu Jamesa Webba, jak i innych obserwatoriów, takich jak MMT i Large Binocular Telescope w Arizonie. Celem jest jeszcze dokładniejsze oszacowanie stałej Hubble’a i zrozumienie, czy tempo ekspansji wszechświata zmieniało się na przestrzeni miliardów lat.
Dalsze obserwacje w Cyklu 3 teleskopu Webba mogą dostarczyć jeszcze bardziej precyzyjnych danych, co pozwoli na węższe ograniczenie wartości H0 i lepsze zrozumienie fundamentalnych procesów zachodzących w naszym wszechświecie.
Podsumowanie
Odkrycie supernowej H0pe to jedno z najważniejszych wydarzeń w kosmologii ostatnich lat. Dzięki nowoczesnym teleskopom, takim jak James Webb, naukowcy mają szansę na jeszcze głębsze zrozumienie wszechświata i jego ewolucji. Badania nad stałą Hubble’a trwają, a każde nowe odkrycie przybliża nas do rozwikłania tajemnicy tempa ekspansji wszechświata.
—
Autorzy:
– Brenda Frye – profesor astronomii na Uniwersytecie Arizony, współprowadząca badania PEARLS-Clusters.
– Współautorzy: Seth Cohen, Patrick Kamieneski, Mari Polletta, Justin Pierel, Wenlei Chen, Massimo Pascale, Rogier Windhorst.
Powiązane linki:
– Pełny raport z Cyklu 3 obserwacji Webb
