Ένας Σταυρός του Αϊνστάιν αποκαλύπτει μια υπέρλαμπρη σουπερνόβα από τα βάθη του Σύμπαντος

Σε μια ανακάλυψη που φωτίζει κυριολεκτικά και μεταφορικά τα πιο σκοτεινά μυστήρια του Σύμπαντος, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) κατέγραψε ένα εντυπωσιακό κοσμικό φαινόμενο.

Μέσω της διαδικασίας του βαρυτικού φακού, οι αστρονόμοι εντόπισαν μια εξαιρετικά μακρινή και λαμπρή έκρηξη αστέρα, μια σουπερνόβα που έχει λάβει το ταιριαστό όνομα "Supernova H0pe". Η ανακάλυψη αυτή αποτελεί ένα κρίσιμο κομμάτι στο παζλ της διαστολής του Σύμπαντος, προσφέροντας νέες ελπίδες για την επίλυση μιας από τις μεγαλύτερες διαφωνίες στη σύγχρονη κοσμολογία: την "Ένταση του Hubble" (Hubble Tension).

Το κοσμικό "μιράζ" και ο Σταυρός του Αϊνστάιν

Η εικόνα που έστειλε το James Webb είναι ένα τέλειο παράδειγμα της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν εν δράσει. Στο κέντρο της παρατήρησης βρίσκεται ένα τεράστιο σμήνος γαλαξιών, το PLCK G165.7+67.0, το οποίο απέχει περίπου 3,6 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Η βαρύτητα αυτού του σμήνους είναι τόσο ισχυρή που παραμορφώνει τον χωροχρόνο γύρω του, λειτουργώντας ως ένας γιγαντιαίος φυσικός φακός.

Πίσω από αυτό το σμήνος, σε μια αδιανόητη απόσταση, βρίσκεται ένας άλλος γαλαξίας που φιλοξενεί τη σουπερνόβα H0pe. Το φως από αυτή την έκρηξη ταξίδεψε για δισεκατομμύρια χρόνια, και καθώς πέρασε δίπλα από το σμήνος-φακό, κάμφθηκε και μεγεθύνθηκε. Το αποτέλεσμα είναι ότι το James Webb δεν είδε τη σουπερνόβα μία φορά, αλλά τρεις (και σε παρόμοιες περιπτώσεις τέσσερις, σχηματίζοντας τον λεγόμενο "Σταυρό του Αϊνστάιν"). Αυτά τα πολλαπλά είδωλα εμφανίζονται σε διαφορετικά σημεία γύρω από το κεντρικό σμήνος, δημιουργώντας μια εντυπωσιακή οπτική ψευδαίσθηση που επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν αντικείμενα που κανονικά θα ήταν αόρατα λόγω της τεράστιας απόστασής τους.

Supernova H0pe

Η H0pe δεν είναι μια τυχαία έκρηξη. Κατατάσσεται στις υπερκαινοφανείς τύπου Ia (Type Ia supernovae). Οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτά τα ουράνια σώματα "πρότυπα κεριά" (standard candles), επειδή εκρήγνυνται πάντα με μια συγκεκριμένη, γνωστή λαμπρότητα. Γνωρίζοντας πόσο φωτεινή είναι πραγματικά η έκρηξη και συγκρίνοντάς τη με το πόσο φωτεινή φαίνεται από τη Γη, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν με ακρίβεια την απόστασή της.

Η συγκεκριμένη σουπερνόβα είναι μία από τις πιο μακρινές του είδους της που έχουν παρατηρηθεί ποτέ, με το φως της να προέρχεται από μια εποχή περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Η μελέτη της προσφέρει μια σπάνια ματιά στο νεαρό Σύμπαν, αλλά το πραγματικό της δώρο στην επιστήμη είναι η χρονική καθυστέρηση.

Επειδή το φως ακολουθεί διαφορετικά μονοπάτια γύρω από τον βαρυτικό φακό για να φτάσει σε εμάς, κάθε "είδωλο" της σουπερνόβα φτάνει σε ελαφρώς διαφορετικό χρόνο. Μετρώντας αυτές τις καθυστερήσεις, οι αστρονόμοι μπορούν να εξάγουν συμπεράσματα για τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος.

Η διαμάχη για τη Σταθερά του Hubble

Εδώ βρίσκεται η ουσία της ανακάλυψης. Η σταθερά του Hubble (H0) είναι ο αριθμός που περιγράφει πόσο γρήγορα διαστέλλεται το Σύμπαν. Ωστόσο, υπάρχει ένα πρόβλημα: οι μετρήσεις που βασίζονται στο πρώιμο Σύμπαν (όπως η μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου) δίνουν μια τιμή γύρω στα 67 km/s/Mpc, ενώ οι μετρήσεις από το τοπικό, σημερινό Σύμπαν (χρησιμοποιώντας σουπερνόβα όπως η H0pe) δίνουν μια υψηλότερη τιμή, γύρω στα 73-74 km/s/Mpc. Αυτή η ασυμφωνία ονομάζεται "Ένταση του Hubble".

Τα δεδομένα από τη Supernova H0pe, όπως αναλύθηκαν από την ομάδα της αστρονόμου Brenda Frye και των συνεργατών της, συμφωνούν με τις μετρήσεις του τοπικού Σύμπαντος (υψηλότερη τιμή). Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό, καθώς επιβεβαιώνει ότι η απόκλιση δεν οφείλεται σε λάθη μέτρησης, αλλά πιθανότατα σε κάποια θεμελιώδη φυσική που ακόμη δεν κατανοούμε πλήρως. Ίσως το Σύμπαν να συμπεριφέρεται διαφορετικά από ό,τι προβλέπουν τα τρέχοντα μοντέλα μας, ή ίσως η σκοτεινή ενέργεια να είναι πιο περίπλοκη από όσο νομίζαμε.

Το μέλλον της Κοσμολογίας

Η ανακάλυψη της H0pe μέσω του James Webb αποδεικνύει τη δύναμη της σύγχρονης τεχνολογίας. Το τηλεσκόπιο δεν μας προσφέρει μόνο εντυπωσιακές φωτογραφίες, αλλά λειτουργεί ως χρονομηχανή και εργαστήριο φυσικής ταυτόχρονα. Η δυνατότητα να βλέπουμε το ίδιο γεγονός σε "επανάληψη" χάρη στον βαρυτικό φακό δίνει στους επιστήμονες εργαλεία που ο Αϊνστάιν μπορούσε μόνο να ονειρευτεί όταν διατύπωνε τις θεωρίες του πριν από έναν αιώνα.

Καθώς το James Webb συνεχίζει την αποστολή του, είναι βέβαιο ότι θα εντοπίσει και άλλους τέτοιους "σταυρούς" και κοσμικούς φακούς. Κάθε νέα ανακάλυψη μας φέρνει πιο κοντά στην απάντηση του ερωτήματος: Από τι αποτελείται τελικά το Σύμπαν και πώς εξελίσσεται; Προς το παρόν, η Supernova H0pe δικαιώνει το όνομά της, δίνοντας ελπίδα ότι η λύση στο μυστήριο της διαστολής βρίσκεται πλέον εντός των δυνατοτήτων μας.