Astronomové objevili dvě supernovy, jejichž světlo, oddělené gravitační čočkou, se znovu objeví během příštích 60 let, což poskytne jedinečnou příležitost měřit rychlost rozpínání vesmíru s nebývalou přesností. Tento přirozený experiment by mohl pomoci vyřešit dlouhotrvající konflikt v kosmologii: „Hubbleovo napětí“, kde různé metody poskytují protichůdné hodnoty pro rychlost expanze vesmíru.
Kosmické časové zpoždění
Tento průlom je založen na gravitační čočce. Masivní kupy galaxií fungují jako kosmické lupy, ohýbají a rozdělují světlo ze vzdálených supernov do více snímků. Každý snímek prochází jinou cestou časoprostorem, což má za následek jiný čas příchodu. Jedna supernova, nazvaná SN Ares, explodovala téměř před 10 miliardami let; jeho světlo již dorazilo na Zemi. Kvůli extrémní dilataci času vlivem gravitace se však asi za 60 let objeví další dva snímky Aresu.
Další supernova, SN Athena, se očekává během příštího jednoho až dvou let. Ačkoli je Athena méně přesná než Ares, poslouží jako test pro ověření konceptu pro naše kosmologické modely.
Proč na tom záleží: Hubbleovo napětí
Zdá se, že vesmír se rozpíná různou rychlostí v závislosti na tom, jak to vědci měří. Pozorování kosmického mikrovlnného pozadí (dosvit velkého třesku) naznačují rychlost expanze 67 kilometrů za sekundu za megaparsek. Nicméně měření pomocí cefeid (standardní svíčky) dávají vyšší rychlost 73 kilometrů za sekundu za megaparsek.
Tento rozpor, známý jako Hubbleovo napětí, je hlavním problémem moderní kosmologie. Může to znamenat, že naše chápání vesmíru je neúplné nebo že v našich měřeních existují neznámé systematické chyby.
Program VENUS a role JWST
Objev SN Ares a SN Athena byl výsledkem programu Vast Exploration for Noscent, Unexplored Sources (VENUS) pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST). VENUS se specificky zaměřuje na husté kupy galaxií, čímž maximalizuje šance na detekci těchto vzácných, gravitačně čočkovaných událostí.
“Silná gravitační čočka mění kupy galaxií na nejvýkonnější dalekohledy přírody,” říká Seiji Fujimoto, hlavní řešitel programu VENUS.
Před VENUS a JWST bylo objeveno méně než deset takových čočkových supernov. Od loňského července již VENUS identifikovala osm nových čočkových supernov při pouhých 43 pozorováních, čímž zdvojnásobila svůj známý vzorek.
Pohled do budoucnosti: Sebedůsledné měření
Klíčovou výhodou tohoto přístupu je, že poskytuje „jediný, sebekonzistentní krok“ pro měření rychlosti rozpínání vesmíru. Porovnáním předpokládaných časů příchodu čoček s jejich skutečnými pozorovanými časy mohou vědci zpřesnit své odhady Hubbleovy konstanty nezávisle na jiných metodách. To je nesmírně důležité v oblasti, kde je obtížné odstranit systematické chyby.
Osud vesmíru visí na vlásku. Pokud temná energie slábne, expanze by mohla nakonec ustoupit kontrakci. Přesnější měření rychlosti rozpínání vesmíru nejen pomůže vyřešit Hubbleovo napětí, ale také osvětlí dlouhodobý vývoj vesmíru.
