W nauce często mówi się, że dane nie liczą się z tym, co myślisz. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku nowych, najnowocześniejszych instrumentów, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Nic więc dziwnego, że niektóre dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba nie były dokładnie takie, jakich oczekiwali naukowcy.
w Debata poświęcona pamięci Izaaka Asimowa w 2024 r, astrofizyk i popularyzator nauki Neil deGrasse Tyson moderował dyskusję w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej w Nowym Jorku. Rozmowa toczyła się między naukowcami i dotyczyła tematu, w jaki sposób dane z teleskopu mogą zmienić nasze podstawowe zrozumienie naszego wszechświata. O rozbieżnościach wiekowych Wszechświat Ze względu na nieoczekiwaną jasność wczesnych galaktyk Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba już skłonił naukowców do ponownego rozważenia sposobu działania wczesnego Wszechświata, co doprowadziło do odkryć, które mogą doprowadzić do poważnych zmian w naszych modelach Wszechświata w ciągu następnej lub większej dekady Jamesa Żywotność Kosmicznego Teleskopu Webba. .
Jeden z członków komisji powiedział, że dane z teleskopu „kreślą spójny i stale nowy obraz” wczesnego Wszechświata Mike’a Boylana Colchinaastrofizyk teoretyczny z Uniwersytetu Teksasu w Austin.
Powiązany: Wszechświat może być młodszy, niż nam się wydaje, jak sugeruje ruch galaktyk
Ale to, że nie można było wiedzieć, co może zobaczyć Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, nie oznacza, że naukowcy nie próbowali. Jednak było to trudne. Paneliści stwierdzili, że najtrudniejszą częścią było znalezienie podstawowych kryteriów, na których mogliby oprzeć swoje prognozy. Jak to ujął Tyson, zmienne parametry są jak „pokrętła, które kręcisz” w komputerowych symulacjach wszechświata, których celem jest przewidywanie wyników na podstawie hipotez. Weźmy przykład, członku komisji Rachel SomervilleJako starszy pracownik naukowy w Centrum Astrofizyki Obliczeniowej Instytutu Flatiron w Nowym Jorku opisała badanie, nad którym pracowała, a którego celem było przewidzenie tego, co zobaczy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
„Przekręciliśmy wszystkie pokrętła w naszych modelach, aby dopasować je do pobliskiego wszechświata” – powiedział Somerville. Ale coś było nie tak. „Nie zgodziliśmy się z tymi uwagami” – stwierdziła. Po przeanalizowaniu danych Somerville i jej zespół odkryli, że ich przewidywania byłyby dokładniejsze, gdyby uwzględniły rosnącą gęstość wczesnego Wszechświata, który był mniejszy niż nasz obecny, bardziej rozszerzony Wszechświat, ale zawierał tę samą masę.
Innych problemów nie dało się tak łatwo rozwiązać. Na przykład kilka obserwacji dokonanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ujawniło, że wczesny Wszechświat był miejscem zaskakująco tętniącym życiem, z galaktykami, które były znacznie większe i jaśniejsze, niż oczekiwali naukowcy.
„Nie sądzę, aby niczyje modele tak naprawdę przewidywały intensywność aktywności, jaka panowała w tamtym czasie” – powiedział Boylan-Kolchin. Wydaje się, że „wszystko dzieje się szybciej, niż myśleliśmy we wczesnym wszechświecie”.
Przypadek zaskakująco aktywnego wczesnego Wszechświata można powiązać z innym znanym paradoksem wszechświata Astrofizyka – wiek Wszechświat.
the Kosmiczny teleskop Hubble Był to ważny czynnik, który pomógł zawęzić konsensus naukowy w tej sprawie Wiek wszechświata — Tak naprawdę zwierciadła teleskopów zostały stworzone specjalnie do obserwacji gwiazdy Członek komisji stwierdził, że astronomowie mogą wykorzystać „gwiazdy cefeid” do obliczenia tego wieku Wendy Friedman, kosmolog z Uniwersytetu w Chicago. Wynikowy pomiar wieku Wszechświata, wynoszący około 13,7 miliardów lat, pozostaje od tego czasu stały.
Ale nie zapominajmy, że istnieje inny sposób pomiaru wieku wszechświata, powiedział Boylan-Kolchin.
„To jest z Kosmiczne tło mikrofalowe„Światło pochodzi z najwcześniejszych stadiów wszechświata” – powiedział. Stosując tę metodę, naukowcy doszli do nieco większej liczby – 13,8 miliarda lat. Chociaż różnica ta może nie wydawać się duża, niektóre szacunki wykorzystujące cefeidy sięgają nawet 12,8 miliarda lat, powiedział Boylan-Kolchin. Co gorsza, nikt nie wie, skąd bierze się ta różnica. „To tak, jakbyśmy kopali tunel po przeciwnych stronach góry i przegapiliśmy to” – powiedział Friedman.
Niestety, zadziwiająco jasne wczesne galaktyki odkryte przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba nie przyczyniły się do rozwiązania tej zagadki.
W rzeczywistości odkrycia teleskopu skłoniły Rajendrę Guptę, astrofizyka z Uniwersytetu w Ottawie, do opublikowania badań sugerujących, że na podstawie nowych danych Wszechświat może mieć 26,8 miliarda lat, czyli około dwa razy więcej niż obecne szacunki. . Chociaż uczestnicy zgodzili się, że propozycja Gupty jest wysoce nieprawdopodobna, ogólna rozbieżność w wieku Wszechświata wskazuje na standardowy model kosmologiczny i nasze zrozumienie efektu. Ciemna materia I Ciemna energia W naszym świecie może wymagać renowacji.
„W naszym obecnym obrazie może brakować czegoś fundamentalnego” – powiedział Friedman.
Z drugiej strony wydaje się, że dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba mogą zrobić więcej niż tylko wskazać niespójności; mogą pomóc naukowcom odpowiedzieć na kilka podstawowych pytań w… Astronomia Trwało to dziesięciolecia. Teleskop nie będzie jedyną technologią, która pomoże rozwiązać te problemy. Pomocne mogą być nowe narzędzia, takie jak sztuczna inteligencja i coraz potężniejsze superkomputery; Inne teleskopy, takie jak Gigantyczny Teleskop Magellana – masywny teleskop optyczny budowany w Chile, którego rozwojem kierował Friedman, również powiększą wysokiej jakości dane dostępne dla naukowców. Jeden z panelistów powiedział, że przy tak dużej liczbie nowych narzędzi ilość i jakość danych będzie niespotykana dotąd Priya Natarajanastrofizyk teoretyczny na Uniwersytecie Yale.
„Jesteśmy w trakcie rewolucji w zakresie danych” – stwierdziła. „Wkrótce zacznie ściśle ograniczać modele, a tym samym nasze teoretyczne rozumienie”.