Nye og presise målinger av universets ekspansjonsrate forsterker et stort kosmisk problem.
Et team ledet av fysiker Adam Riess ved Johns Hopkins University har bekreftet tidligere målinger ved å bruke data fra Hubble og nye observasjoner fra James Webb romteleskopet (JWST). Resultatene viser at universet utvider seg med 73 kilometer per sekund per megaparsec, noe som kalles Hubble-konstanten.
Problemet er at andre metoder for å måle Hubble-konstanten gir forskjellige resultater. Forskere trodde denne «Hubble-spenningen» kunne skyldes menneskelig feil. De nye målingene med høy grad av sikkerhet (8 sigma) utelukker dette.
«Nå som målefeil er eliminert, gjenstår den spennende muligheten at vi har misforstått universet,» sier Riess.
Hubble-spenningen er trolig det største problemet innen kosmologi, og det handler om hastigheten universet utvides på. Vi har flere metoder for å bestemme dette, hovedmetodene er standard lysstyrke og standard lengdemål.
Standard lysstyrke er lyskilder med kjent lysstyrke, for eksempel Cepheid-variable stjerner og Type Ia-supernovaer. Hvis vi vet hvor lyssterke noe er, kan vi beregne hvor langt borte det er. Disse lyskildene gir en Hubble-konstant på rundt 73 kilometer per sekund per megaparsec.
Standard lengdemål er basert på signaler fra det tidlige universet, slik som den kosmiske mikrobølgebakgrunnen og baryon akustiske oscillasjoner. Disse metodene gir en Hubble-konstant på rundt 67 km/s/megaparsec.
JWST og Hubble-observasjoner av den samme Cepheid-variable stjernen i en fjern galakse bekrefter målekonsistens.
Uansett hvor mange ganger forskere måler Hubble-konstanten, får de alltid dette avviket. Forskjellen er for stor til å ignoreres. Hubble-konstanten er et av verktøyene vi bruker for å beregne universets størrelse og alder. For å forstå universet bedre, må forskere finne årsaken til uoverensstemmelsen.
Nåværende kosmologiske modeller fungerer godt på noen områder, så foreslåtte løsninger betyr vanligvis at noe annet er feil. Menneskelig feil blir derfor en attraktiv forklaring på Hubble-spenningen.
En mulighet er at det ble gjort feil i de opprinnelige Hubble-målingene. Riess og hans team har brukt JWST til å kontrollere arbeidet. Resultatene er konsistente med Hubble-observasjoner.
«Nå har vi dekket hele området Hubble observerte, og vi kan utelukke målefeil som årsak til Hubble-spenningen med høy grad av sikkerhet,» sier Riess. «Å kombinere Webb og Hubble gir oss det beste fra begge verdener. Vi finner at Hubble-målingene forblir pålitelige.»
Så vi må finne ut hva det er vi ikke vet. Gravitasjonsbølgeobservasjoner, kjent som standard sirener, kan være nøkkelen. For øyeblikket er feilmarginene for store til å konkludere, men de ser ut til å være mer eller mindre i samsvar med standard lysstyrke. Det jobbes videre med målinger, så vi må nok bare være tålmodige.
På den annen side betyr de nye målingene at vi fortsatt kan ha tillit til det gode gamle Hubble-teleskopet.