TLDR: Nové a přesnější měření tří různých typů hvězd s ukázalo klesající rozdíl v tom, jak různé měříme tempo rozpínání vesmíru. Zvyšuje to šanci, že velká záhada kosmologie je možná jen… chybou měření. Studie tuna.

Rozpínání není jenom jev, který během Vánoc postihuje gumu vašich tepláků. Rozpíná se nám i vesmír, to víme již nějaký čas. Problém je v tom, že různé metody měření ukazují různou rychlost rozpínání – a to už vědátorské hlavičky nepříjemně zavařuje!

Vesmír možná není tak zmatený, jak jsme si mysleli. Nepříjemný problém v kosmologii – rozpor v rychlosti rozpínání vesmíru, známý jako Hubbleovo napětí – by konečně mohl mít řešení díky novým měřením, která provedl vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST). Tato zjištění by mohla přinést průlom v jedné z nejúpornějších záhad astrofyziky.

„Jak vám proboha může rozpínání vesmíru vycházet různě?“

Kosmology to už trápí nějaký čas. Problém s měřením rozpínání ale není magie. Dneska existují zhruba dva hlavní způsoby měření tempa rozpínání. Nejprve pomocí astronomických šmírování relativně blízkých (v kontextu vesmíru) hvězd/galaxií a zkoumání, jak rychle se pohybují. To háže cifru 74 kilometrů za sekundu za megaparsek. A pak pomocí měření světla, které zůstalo po velkém třesku, kdy měření drobných fluktuací teploty záření pomáhá v matemtickém modelu rozpínání určit rozpínací rychlost. To zas háže cifru tempa rozpínání 67,4 kilometrů za sekundu na megaparsek.

Měření tempa rozpínání tedy není, jako kdybyste se snažili pomocí laserového dálkoměru změřit vzdálenost Země-Měsíc. S kapkou nadsázky je to trochu jako kdyby vás zajímalo, jak dlouhý je 1 milimetr, a snažili jste se na to přijít tím, že měříte rychlost Měsíce… a tím, že měříte, jak velké je teplo v roce (což pak dosadíte do rovnice toho, jak dlouhý je kilometr kolejí). Není tedy úplně šokantní, že jsou obě cifry trochu odlišné.

Během století pilování měření se k sobě obě cifry přiblížily, ale nikoliv se spojily. Objevují se proto nářky nad tím, že budeme potřebovat rozdíl vysvětlit rozdíl nějakou novou fyzikou. Leč vzhledem k oběma metodám totiž existuje i reálná možnost, že za rozdíl může i chyba měření. Proto před třemi lety odstartoval Webbův teleskop!

…Aby jeho prvotní měření potvrdila existenci rozdílu…

Ledaže…

Čím déle Webb měří, tím více se jeho údaje mohou zpřesňovat. Vědátoři pod vedením astronomky Wendy Freedman z Chicagské univerzity fčil využili data Webba k měření rychlosti rozpínání pomocí tří různých typů hvězd. Výsledky tohoto měření se přitom shodují s dolní hranicí předchozích odhadů – a to naznačuje, že Hubblovo napětí nemusí být tak hrozivé, jak se kdysi kosmologové obávali!

Autoři prepublikované práce se zaměřili tři typy hvězd – primárně na hvězdy na špičce větve červených obrů (TRGB). Ty jsou známé svou rovnoměrnou jasností, což z nich činí spolehlivé „standardní svíčky“ pro astroměření. Spolu s tím vědátoři šmírovali také hvězdy známé jako cefeidy a jiné obry bohaté na uhlík. Křížovou kontrolou dat z těchto různých měření se tým snažil eliminovat systematické chyby a získat nezávislé měření tempa rozpínání neboli Hubbleovy konstanty.

A jejich výsledky jsou slibné: Hvězdy TRGB poskytly rychlost rozpínání 69,85 kilometrů za sekundu na megaparsek, uhlíkové hvězdy 67,96 a proměnné cefeidy 72,05 kilometrů za sekundu. Zatímco měření cefeid je sice furt malinko šejdrem, ale míra chybovosti pro všechny tři typy hvězd se překrývá, což naznačuje konzistentní trend. To ukazuje, že panika kolem Hubbleovy konstanty může být jenom panikou…

„Aha, takže máme vyřešeno!“

No, ne. Byť jsou novinky povzbudivé, neznamenají, že je problém kolem tempa rozpínání zcela vyřešen. V první řadě klasicky: nynější práce je jedna záležitost, prepublikovaná v arXivu, budeme muset počkat, co na to jiní vědátoři, a tak dále, a tak dále…

Překrývání měření je slibné, ale zatím je brzy otevírat šáňo. Třeba jiné měření Webba z počátku tohoto roku pořád v jiné práci podpořilo vyšší rychlost rozpínání 73 kilometrů za sekundu na megaparsek… Takže k definitivnímu závěru je zapotřebí stále více dat.

Poprvé za dlouhou dobu se ale přesto po této práci začíná zdát, že nejasnost kolem tempa rozpínání by snad možná teoreticky mohla mít i jednoduché vysvětlení: chybu (v odlišných) měřeních, nikoliv by potřebovala bizarní 4D mindfucky, nové kosmické síly (lásku!) nebo procitnutí v Matrixu. Další roky měření napoví, zdali se různé cifry k sobě stále víc přibližují, anebo ještě nejsme z lesa venku. Snad tak do finálního konsensu kolem rozpínání neuteče mnoho času, a ani guma našich tepláků se významně nepovolí!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]