אחת התעלומות הכי גדולות בקוסמולוגיה היא הקצב שבו היקום מתפשט. תצפיות חדשות, שנערכו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב חיזקו ואישרו תצפיות קיימות, לפיהן היקום התפשט במהירויות שונות על פני שלבים שונים בתולדותיו. הנתונים החדשים מאשרים את נתוני המדידות שבוצעו על ידי טלסקופ החלל האבל, מה שמהווה צעד משמעותי נוסף בדבר פתרון תעלומת התפשטותו המסתורית של היקום, דבר שלא קרה עד כה גם באמצעות המודלים הקוסמולוגיים הטובים ביותר. המחקר פורסם אמש (יום ב') בכתב העת The Astrophysical Journal.
"הפער בין קצב ההתפשטות הנצפה של היקום לבין התחזיות של המודל הסטנדרטי, מצביע על כך שהבנתנו את היקום איננה שלמה. עם שני טלסקופי הדגל של נאס"א המאשרים כעת זה את ממצאיו של זה, זכינו בהזדמנות נדירה להעמיק את הידע על היקום שלנו", אמר פרופ' אדם ריס מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס, אסטרופיזיקאי יהודי-אמריקני, שזכה בשנת 2011 בפרס נובל לפיזיקה על תרומתו לגילוי ההאצה בהתפשטות היקום.
במחקר התבססו פרופ' ריס ועמיתיו על התגלית שלו ושל עמיתיו לפרס נובל, פרופ' סול פרלמוטר מאוניברסיטת ברקלי ופרופ' בריאן שמידט מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה, לפיה התפשטות היקום מואצת בגלל "אנרגיה אפלה" מסתורית, החודרת למרחבים עצומים בין כוכבים וגלקסיות.
טלסקופ החלל ג'יימס ווב הגיע ליעד
(הדמיה: נאס"א)
מחברי המחקר השתמשו במדגם הנתונים הגדול ביותר של טלסקופ החלל ג'יימס ווב, שנאספו במהלך השנתיים הראשונות שלו בחלל, במטרה לאמת את נתוני טלסקופ החלל האבל לגבי קצב ההתפשטות של היקום (קבוע האבל). הם השתמשו בשלוש שיטות שונות למדידת מרחקים לגלקסיות שאירחו סופרנובות. אולם למרות הצלבת הנתונים שביצעו, קבוע האבל נותר בגדר חידה - מכיוון שמדידות המבוססות על תצפיות טלסקופיות של היקום הנוכחי מייצרות ערכים גבוהים יותר בהשוואה לתחזיות שנעשו באמצעות "המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה". מדובר במודל שמבוסס על תורת היחסות הכללית כתאוריה הנכונה של כוח הכבידה בקנה מידה קוסמולוגי.
בעוד שמודל זה מניב קבוע האבל של כ-68-67 ק"מ בשנייה למגה-פארסק (יחידת אורך המשמשת למדידת מרחקים בין גלקסיות), הרי שמדידות המבוססות על התצפיות הטלסקופיות הניבו קבוע האבל של 70 עד 76 ק"מ בשנייה למגה-פארסק. חוסר ההתאמה הזה מבלבל קוסמולוגים במשך יותר מעשור מכיוון שהפרש של 6-5 ק"מ בשנייה למגה-פארסק הינו גדול מכדי להיות מוסבר על ידי פגמים בטכניקות המדידה או התצפית (ערכו של כל מגה-פארסק הוא 3.26 מיליון שנות אור, כששנת אור אחת היא המרחק שעובר האור בשנה אחת: 9.4 טריליון ק"מ).
המחקר החדש כיסה כשליש מדגימת הגלקסיה המלאה של טלסקופ החלל האבל, תוך שימוש במרחק הידוע לגלקסיה בשם NGC 4258 (כ-24 מיליון שנות אור מכדור הארץ) כנקודת ייחוס. למרות מערך הנתונים הקטן יותר, הצוות השיג דיוק מרשים. בנוסף לניתוח כוכבי ענק בעלי בהירות נראית המשתנה במחזור קבוע (משתנים קפאידיים שמהווים מעין נרות תקניים למדידת מרחקים ביקום), הצוות בחן מדידות המבוססות על כוכבים עשירים בפחמן והענקים האדומים הבהירים ביותר על פני אותן גלקסיות. כל הגלקסיות שנצפו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב, יחד עם הסופרנובות שלהן, הניבו קבוע האבל של 72.6 ק"מ בשנייה למגה-פארסק, ערך כמעט זהה לזה של טלסקופ החלל האבל שמדד 72.8 ק"מ בשנייה למגה-פארסק, עבור אותן גלקסיות ממש.
למרות שלקבוע האבל אין השפעה מעשית על מערכת השמש, כדור הארץ או חיי היומיום, הוא חושף את התפתחות היקום בקנה מידה גדול במיוחד. מדענים עושים בו שימוש כדי למפות את מבנה היקום ולהעמיק את הבנתם לגביו בחלוף 14-13 מיליארד שנים מאז אירע המפץ הגדול.
ממצאי המחקר של פרופ' ריס ועמיתיו, עשויים לחשוף תובנות חדשות לגבי אי-התאמות נוספות עם המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי שהתגלו בשנים האחרונות. למשל, המודל הזה איננו מסביר במלואו את טבעם של החומר האפל והאנרגיה האפלה, מרכיבים מסתוריים של היקום, אשר מהווים על פי ההערכות כ-96% מהרכבו, וייתכן שאחראיים גם להתפשטותו המואצת מרקע התרחשות המפץ הגדול.
