Nowy krok w ustalaniu stałej Hubble'a: Odkrycie supernowej H0pe
Badanie tempa rozszerzania się Wszechświata, zwane mierzeniem stałej Hubble’a, to jedno z najważniejszych zagadnień współczesnej astronomii. Stała Hubble’a symbolizuje prędkość, z jaką galaktyki oddalają się od siebie w miarę rozszerzania się Wszechświata. Mimo wielu lat badań, wynik ten wciąż budzi wiele kontrowersji, ponieważ różne metody pomiaru dostarczają nieco odmienne wyniki. Najnowsze odkrycie dokonane przez NASA za pomocą teleskopu Jamesa Webba może rzucić nowe światło na ten problem.
Supernowe i zmienne Cefeidy jako kluczowe markery
Wcześniej, do określania stałej Hubble’a, astronomowie korzystali głównie z danych pochodzących z supernowych typu Ia oraz zmiennych Cefeid. Oba te zjawiska astronomiczne są uznawane za tzw. „standardowe świece”, czyli obiekty o przewidywalnej jasności, co pozwala precyzyjnie określić ich odległość od Ziemi. W przeszłości dane z teleskopu Hubble’a dostarczyły istotnych informacji o ekspansji Wszechświata. Teraz, na podstawie obserwacji teleskopu Jamesa Webba, udało się potwierdzić te wyniki z jeszcze większą dokładnością.
Jednak to tylko początek — astronomowie postanowili zastosować nową, niezależną metodę opartą na zjawisku soczewkowania grawitacyjnego, która może dostarczyć jeszcze bardziej precyzyjnych wyników.
Soczewkowanie grawitacyjne i odkrycie trzech punktów światła
Najnowsze odkrycie, na czele którego stoi Brenda Frye z Uniwersytetu Arizony, wiąże się z soczewkowaniem grawitacyjnym – zjawiskiem, w którym światło z odległego obiektu, takiego jak supernowa, jest zakrzywiane przez masywny obiekt znajdujący się pomiędzy nim a Ziemią. W wyniku tego zakrzywienia, światło supernowej może być widoczne w kilku różnych miejscach.
W ramach programu PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), teleskop Webb zaobserwował trzy punkty światła, których nie było w wcześniejszych zdjęciach wykonanych przez Hubble’a w 2015 roku. Te punkty, nazwane później Supernową H0pe, okazały się być supernową typu Ia, której światło zostało zakrzywione przez soczewkowanie grawitacyjne masywnej gromady galaktyk PLCK G165.7+67.0, znajdującej się w odległości 3,6 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Zjawisko „lustrzanego odbicia” i znaczenie soczewkowania
Soczewkowanie grawitacyjne pozwoliło na zobrazowanie tej samej supernowej w trzech różnych punktach, co jest analogiczne do obrazu osoby widzianej w potrójnym lustrze toaletowym. Każdy z tych trzech obrazów powstał na skutek rozchodzenia się światła po różnych drogach, które miały różną długość. To oznacza, że supernowa była widoczna w trzech różnych momentach swojej eksplozji, tworząc swoisty „opóźniony” obraz tego samego wydarzenia.
Jednym z najciekawszych aspektów tego zjawiska jest fakt, że obraz pośrodku był odwrócony w porównaniu do dwóch pozostałych, co jest zgodne z teoretycznymi przewidywaniami soczewkowania grawitacyjnego. To odkrycie dostarcza astronomom unikalnej możliwości dalszego badania stałej Hubble’a.
Nadzieja na dokładniejsze wyniki – supernowa H0pe
Supernowa H0pe, dzięki swojej wyjątkowej charakterystyce i precyzyjnym obserwacjom, daje nadzieję na zdobycie nowych, bardziej dokładnych danych dotyczących tempa rozszerzania się Wszechświata. Pomiar oparty na soczewkowaniu grawitacyjnym umożliwia określenie opóźnień czasowych między różnymi obrazami supernowej, a te z kolei pozwalają na uzyskanie wartości dla stałej Hubble’a.
Wstępne wyniki badań zespołu wskazują, że stała Hubble’a wynosi 75,4 km/s na megaparsek, z marginesem błędu wynoszącym +8,1/-5,5 km/s. Dla porównania, jeden parsek to około 3,26 lat świetlnych. Chociaż jest to dopiero drugi przypadek, w którym stała Hubble’a została zmierzona przy pomocy tej metody, wyniki te są zgodne z innymi pomiarami wykonywanymi w lokalnym Wszechświecie.
Ważność odkrycia i dalsze badania
Odkrycie supernowej H0pe i uzyskane wyniki mają ogromne znaczenie dla lepszego zrozumienia tempa rozszerzania się Wszechświata. Co ciekawe, wyniki uzyskane przy pomocy tej nowej metody są w pewnym stopniu sprzeczne z pomiarami, które sugerują inną wartość stałej Hubble’a, gdy Wszechświat był młodszy.
W przyszłości zespół PEARLS planuje kontynuować badania, aby jeszcze bardziej zmniejszyć margines błędu i wprowadzić większą precyzję do pomiarów. Planowane są również dalsze obserwacje supernowej H0pe, które mogą dostarczyć nowych, kluczowych danych.
Podsumowanie
Odkrycie supernowej H0pe przez teleskop Jamesa Webba to kolejny krok w dążeniu do precyzyjniejszego określenia stałej Hubble’a. Zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, które pozwoliło na zaobserwowanie supernowej w trzech różnych miejscach jednocześnie, otwiera nowe możliwości badania tempa rozszerzania się Wszechświata. Choć wyniki badania są jeszcze wstępne, już teraz dostarczają ważnych danych, które mogą pomóc w rozstrzygnięciu trwających w świecie nauki sporów dotyczących wartości stałej Hubble’a.
W miarę jak astronomowie kontynuują swoje badania, możemy oczekiwać kolejnych odkryć, które przybliżą nas do pełniejszego zrozumienia tego, jak nasz Wszechświat się rozszerza.
