تلسکوپ فضایی جیمز وب چگونه بزرگ‌ترین جدال کیهان‌شناسی را عمیق‌تر می‌کند؟

سه گروه از پژوهشگرها، اندازه‌گیری‌های فاصله را با یک مقدار متعادل‌کننده‌ی منحصر‌به‌فرد و تصادفی که به داده‌ها افزوده بود، محاسبه کردند. آن‌ها در حین جلسه‌ی حضوری، آن مقادیر را حذف و نتایج را با یکدیگر مقایسه کردند.

هر سه روش فاصله‌های مشابهی با سه درصد عدم قطعیت به دست آوردند. در نهایت گروه سه مقدار ثابت هابل را برای هر شاخص فاصله محاسبه کردند. تمام مقادیر در محدوده‌ی پیش‌بینی نظری ۶۷٫۴ قرار گرفتند. از این‌رو به نظر می‌رسید تنش هابل حل شده است. با این‌حال با بررسی بیشتر تحلیل‌ها برای نوشتن نتایج، به مشکلات مواجه شدند.

تجزیه‌وتحلیل JAGB خوب بود؛ اما دو مورد دیگر خطا داشتند. تیم دریافت که ستون‌های خطای بزرگی در اندازه‌گیری TRGB وجود دارد. آن‌ها سعی کردند با گنجاندن TRGB-های بیشتر، خطاها را کوچک کنند؛ اما وقتی دست به انجام این کار زدند، دریافتند که فاصله تا کهکشان‌ها کمتر از آن چیزی است که درابتدا فکر می‌کردند. این تغییر موجب موجب بزرگ‌ترشدن مقدار ثابت هابل شد.

تیم فریدمن در تحلیل قیفاووسی نیز یک خطا را کشف کرد: در تقریبا نیمی از ستارگان تپنده، اصطلاح ازدحام دوبار اعمال شده بود. تصحیح این خطا، مقدار ثابت هابل را به میزان درخورتوجهی افزایش داد. تنش هابل دوباره زنده شد.

درنهایت پس از تلاش‌ها برای رفع خطاها، مقاله‌ی پژوهشگرها سه مقدار مجزای ثابت هابل را ارائه می‌دهد. اندازه‌گیری JAGB نتیجه‌ی ۶۷٫۹۶ کیلومتر بر ثانیه بر مگا پارسک را در پی داشت. نتیجه‌ی TRGB هم برابر با ۶۹٫۸۵ با حاشیه‌های خطای مشابه بود. در روش متغیر قیفاووسی هم ثابت هابل در مقدار بالاتر ۷۲٫۰۵ به دست‌آمد. به این ترتیب فرضیه‌های متفاوت درباره‌ی ویژگی‌های این ستاره‌ها باعث شد مقدار تنش هابل از ۶۹ تا ۷۳ متغیر باشد.

با ترکیب روش‌های یادشده و عدم قطعیت‌ها، میانگین مقدار تنش هابل برابر با ۶۹٫۹۶ با عدم قطعیت چهار درصد به دست آمد. این حاشیه‌ی خطا با پیش‌بینی تئوری سرعت انبساط کیهان و همچنین مقدار بالاتر تیم ریس هم‌پوشانی دارد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب روش‌هایی را برای اندازه‌گیری ثابت هابل فراهم کرده است. ایده‌ی کار ساده است: کهکشان‌های نزدیک‌تر انبوه‌تر به نظر می‌رسند؛ زیرا می‌توانید برخی از ستاره‌هایشان را تشخیص دهید، در حالی که تعداد بیشتری از کهکشان‌های دوردست ظاهری یکدست‌تر دارند.

روشی موسوم به همگرایی گرانشی امیدوارکننده‌تر است. یک خوشه‌ی کهکشانی کلان‌جرم درست مانند ذره‌بین عمل می‌کند و می‌تواند تصویر جسمی را که در پس‌زمینه قرار دارد خمیده و بزرگ‌نمایی کند و زمانی که نور آن مسیرهای متفاوتی را طی می‌کند، تصاویر متعددی از جسم پس‌زمینه را ایجاد می‌کند.

برندا فرای، ستاره‌شناس دانشگاه آریزونا، رهبری برنامه‌ای را با هدف رصد هفت خوشه با تلسکوپ فضایی جیمز وب برعهده دارد. فرای و همکارانش با دیدن اولین تصاویری که سال گذشته از خوشه‌ی G165 ثبت کرده بودند، سه نقطه‌‌ای را مشاهده کردند که قبلا در تصاویر وجود نداشت. این سه نقطه در واقع تصاویر مجزایی از یک ابرنواختر بودند که در پس‌زمینه‌ی خوشه‌ی یادشده قرار داشت.

پژوهشگرها پس از چند بار تکرار رصد، تفاوت بین زمان ورود سه تصویر لنز گرانشی‌شده از ابرنواختر را محاسبه کردند. این تأخیر زمانی متناسب با ثابت هابل است و می‌توان برای محاسبه‌ی این مقدار از آن استفاده کرد. این گروه سرعت انبساط ۷۵٫۴ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک را با یک عدم قطعیت بزرگ ۸٫۱ درصد به دست آوردند. فرای انتظار دارد ستون‌های خطا پس از چند سال اندازه‌گیری مشابه اصلاح شوند.

هر دو تیم فریدمن و ریس پیش‌بینی می‌کنند که با رصد‌های سال‌های آینده‌ی جیمز وب بتوانند به پاسخی بهتر دست پیدا کنند. فریدمن می‌گوید: «با بهبود داده‌ها، تنش هابل درنهایت حل خواهد شد و فکر می‌کنم خیلی سریع به اصل قضیه پی خواهیم برد.»