NASAn James Webb -avaruusteleskooppi on vain muutamassa vuodessa mullistanut käsitystä siitä, miten maailmankaikkeus toimii. Nyt sen tekemät havainnot viittaavat siihen, että ihmiskunta on ollut jo pitkään aivan väärillä jäljillä kosmoksen peruslukujen kanssa.
James Webb -avaruusteleskooppi (JWST) laukaistiin avaruuteen joulukuussa 2021. NASAn, Euroopan avaruusjärjestön ESAn ja Kanadan avaruusjärjestön CSA:n yhteishanke on sittemmin kuvannut mustia aukkoja, galaksien syntyä ja kuolevia tähtiä hämmästyttävällä tarkkuudella. Samalla se on paljastanut, että aiempi käsitys maailmankaikkeuden laajenemisesta ei enää yksinkertaisesti täsmää.
Hubble-vakio ja jännite kosmoksen perusluvussa
Ennen James Webbiä tutkijat nojautuivat Hubble-avaruusteleskooppiin mitatessaan sitä, kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee. Tätä lukua kutsutaan Hubble-vakioksi.
Ongelma on se, että eri mittaustavat antavat eri vastauksen. Kun Hubblea käytettiin yhdessä kosmisen taustasäteilyn kanssa, saatiin laajenemisnopeudeksi noin 67 kilometriä sekunnissa megaparsekkia kohden. Toisella menetelmällä, kefeidimuuttujiksi kutsuttuja sykkiviä tähtiä hyödyntämällä, lukema nousi noin 74 kilometriin sekunnissa megaparsekkia kohden.
Näiden kahden tuloksen välinen ero tunnetaan nimellä Hubble-jännite. Mitä tarkemmiksi mittaukset ovat tulleet, sitä kiusallisemmaksi ristiriita on kasvanut.
James Webb vahvisti ristiriidan eikä poistanut sitä
Aluksi moni ajatteli, että kyse oli vain inhimillisestä tai teknisestä mittausvirheestä – esimerkiksi siitä, että kaukaisia kefeiditähtiä oli sekoittunut tavallisiin tähtiin Hubble-teleskoopin kuvissa.
James Webb -teleskooppi otettiin mukaan nimenomaan selventämään tilannetta. Sen tarkemmilla instrumenteilla tutkittiin samoja kohteita uudelleen, ja vuonna 2023 JWST vahvisti Hubble-teleskoopin aiemmat mittaukset.
Toisin sanoen tarkemmat havainnot eivät poistaneet ongelmaa, vaan vahvistivat sen: Hubble-vakion arvo näyttää riippuvan siitä, miten ja mistä kohtaa maailmankaikkeutta se mitataan.
Nobel-palkittu fyysikko Adam Riess on todennut, että mittausvirheen mahdollisuus voidaan nyt käytännössä sulkea pois. Hänen mukaansa mittaukset kattavat koko Hubblen havaintokirjon, ja tulos pysyy samana. Se tarkoittaa, että ongelma on jossakin syvemmällä kuin pelkässä tekniikassa.
Olemmeko ymmärtäneet maailmankaikkeuden väärin
Kun mittausvirhettä ei enää voida pitää todennäköisenä syynä, jäljelle jää paljon hälyttävämpi vaihtoehto: jokin perusolettamus maailmankaikkeudesta on pielessä.
Riess onkin todennut, että tämä avaa ”todellisen ja jännittävän mahdollisuuden siihen, että olemme ymmärtäneet maailmankaikkeuden väärin”. Kyse ei ole enää vain pienestä säätövirheestä, vaan siitä, että kosmologian peruskuva voi vaatia uudistamista.
Huhtikuussa julkaistuissa kommenteissa tutkijat ovat alkaneet puhua pelkän Hubble-jännitteen sijaan jopa Hubble-kriisistä. Kun samat erot toistuvat yhä tarkemmissa mittauksissa, tieteellinen yhteisö ei voi enää kuitata ilmiötä satunnaiseksi poikkeamaksi.
Seuraavaksi vuorossa entistäkin kunnianhimoisemmat teleskoopit
James Webb on ollut käytössä vasta muutaman vuoden, ja silti se on jo pakottanut tutkijat pohtimaan koko kosmisen mallin perusteita. Samalla suunnitteilla on jo uuden sukupolven teleskooppeja, joiden odotetaan kilpailevan JWST:n kanssa tulevina vuosina.
Niiden avulla tutkijat yrittävät selvittää, mistä Hubble-kriisissä viime kädessä on kyse: onko kyse tuntemattomasta aineesta tai energiasta, aivan uudesta fysiikasta vai jostakin ilmiöstä, jota emme vielä osaa edes nimetä. Varmaa on vain se, että vanha varmuus maailmankaikkeuden toiminnasta on murentunut – ja uudet havainnot pakottavat ihmiskunnan katsomaan avaruutta aivan uusin silmin.
Lähde: Unilad