Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων πραγματοποίησε μία από τις πιο ακριβείς μετρήσεις μέχρι σήμερα για το πόσο γρήγορα διαστέλλεται το κοντινό Σύμπαν. Αντί να επιλύσει μια μακροχρόνια διαμάχη, το νέο αποτέλεσμα εντείνει ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα προβλήματα της κοσμολογίας.
Στη συνεργασία συμμετέχει ο John Blakeslee από το NSF NOIRLab, το οποίο χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF), και αξιοποιεί δεδομένα από τηλεσκόπια δύο προγραμμάτων του NSF NOIRLab.
Επί του παρόντος, η καλύτερη εκτίμηση για τη σταθερά Hubble βάσει μετρήσεων της CMB είναι περίπου 67,2 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ανά μεγαπαρσέκ. Το 2026, η συνεργασία H0 Distance Network (H0DN) παρουσίασε την ακριβέστερη άμεση μέτρηση της τοπικής σταθεράς Hubble μέχρι σήμερα, αναφέροντας μια τιμή 73,50 ± 0,81 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο ανά μεγαπαρσέκ, η οποία αντιστοιχεί σε ακρίβεια λίγο πάνω από 1%.
Πηγή: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/J. Pollard
Δύο ανταγωνιστικοί τρόποι μέτρησης της κοσμικής διαστολής
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν παραδοσιακά δύο πολύ διαφορετικές μεθόδους για να προσδιορίσουν τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος. Η μία επικεντρώνεται σε κοντινά αντικείμενα, μετρώντας αποστάσεις από αστέρια και γαλαξίες.
Η άλλη ανατρέχει στο πρώιμο Σύμπαν, χρησιμοποιώντας την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου για να εκτιμήσει ποιος θα έπρεπε να είναι ο ρυθμός διαστολής σήμερα βάσει του καθιερωμένου μοντέλου της κοσμολογίας. Θεωρητικά, οι δύο προσεγγίσεις θα έπρεπε να συμφωνούν.
Στην πράξη, όμως, δεν συμφωνούν. Οι παρατηρήσεις του τοπικού Σύμπαντος δείχνουν σταθερά έναν ταχύτερο ρυθμό διαστολής — περίπου 73 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ανά μεγαπαρσέκ — ενώ οι εκτιμήσεις που βασίζονται στο πρώιμο Σύμπαν δίνουν χαμηλότερες τιμές, πιο κοντά στο 67 ή 68.
Παρόλο που η διαφορά μπορεί να φαίνεται μικρή, είναι πολύ μεγάλη για να εξηγηθεί μόνο από την τύχη. Αυτή η συνεχιζόμενη ασυμφωνία, γνωστή ως «ένταση Hubble», έχει πλέον επιβεβαιωθεί από πολλές ανεξάρτητες μελέτες που χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνικές.
Ένα ενιαίο πλαίσιο βελτιώνει την ακρίβεια
Για να κάνουν τη μέτρηση πιο ακριβή, οι αστρονόμοι συνδύασαν παρατηρήσεις δεκαετιών σε ένα ενιαίο, συντονισμένο σύστημα. Αυτή η προσπάθεια, υπό την καθοδήγηση της συνεργασίας H0 Distance Network (H0DN), απέδωσε την πιο ακριβή άμεση μέτρηση του τοπικού ρυθμού διαστολής μέχρι σήμερα.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 10 Απριλίου στο Astronomy & Astrophysics, η ομάδα αναφέρει μια σταθερά Hubble ύψους 73,50 ± 0,81 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο ανά μεγαπαρσέκ, επιτυγχάνοντας ακρίβεια λίγο πάνω από 1%.
Η μελέτη, με τίτλο «The Local Distance Network: a community consensus report on the measurement of the Hubble constant at ∼1% precision», προέκυψε από μια μεγάλη συλλογική προσπάθεια που ξεκίνησε στο εργαστήριο Breakthrough του Διεθνούς Ινστιτούτου Διαστημικής Επιστήμης (ISSI), με τίτλο «What’s under the H0od?», το οποίο πραγματοποιήθηκε στη Βέρνη της Ελβετίας, τον Μάρτιο του 2025.
«Αυτή δεν είναι απλώς μια νέα τιμή για τη σταθερά Hubble», σημειώνει η ομάδα συνεργασίας, «είναι ένα πλαίσιο που δημιουργήθηκε από την επιστημονική κοινότητα και το οποίο συγκεντρώνει δεκαετίες ανεξάρτητων μετρήσεων απόστασης, με τρόπο διαφανή και προσβάσιμο».
Συνεισφορές από τα αστεροσκοπεία του NSF NOIRLab
Το NSF NOIRLab διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο, παρέχοντας τόσο τεχνογνωσία όσο και δεδομένα των παρατηρήσεων. Ο John Blakeslee, ο οποίος είναι Διευθυντής Έρευνας και Επιστημονικών Υπηρεσιών στο NSF NOIRLab, αποτελεί μέρος της συνεργασίας.
Η ανάλυση περιλαμβάνει παρατηρήσεις από το Διαμερικανικό Αστεροσκοπείο Cerro Tololo (CTIO) του NSF στη Χιλή και το Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak (KPNO) του NSF στην Αριζόνα, και τα δύο προγράμματα του NSF NOIRLab. Αυτά τα σύνολα δεδομένων συνδυάστηκαν με άλλα από επίγεια και διαστημικά αστεροσκοπεία, ενισχύοντας την αξιοπιστία του τελικού αποτελέσματος.
Δημιουργώντας ένα «δίκτυο αποστάσεων» σε όλο το Σύμπαν
Αντί να βασιστεί σε μία μόνο τεχνική, η ομάδα δημιούργησε ένα «δίκτυο αποστάσεων» που συνδέει αρκετές ανεξάρτητες μεθόδους μέτρησης των κοσμικών αποστάσεων. Αυτές περιλαμβάνουν τους μεταβλητούς αστέρες Κηφείδες, ερυθρούς γίγαντες με γνωστή λαμπρότητα, υπερκαινοφανείς τύπου Ia και ορισμένους τύπους γαλαξιών.
Αυτό το δίκτυο επιτρέπει στους επιστήμονες να διασταυρώνουν τα αποτελέσματα με πολλαπλούς τρόπους. Αν μια μέθοδος ήταν ελαττωματική, η αφαίρεσή της θα άλλαζε σημαντικά το τελικό αποτέλεσμα.
Ωστόσο, τα αποτελέσματα παρέμεναν σταθερά ακόμη και όταν εξαιρούνταν μεμονωμένες τεχνικές. Η ισχυρή συμφωνία μεταξύ των μεθόδων υποδηλώνει ότι ο μετρημένος ρυθμός διαστολής είναι αξιόπιστος.
«Αυτή η εργασία ουσιαστικά αποκλείει εξηγήσεις για την ένταση Hubble που βασίζονται σε ένα μεμονωμένο σφάλμα στις τοπικές μετρήσεις απόστασης που θα μπορούσε να έχει παραβλεφθεί», καταλήγουν οι συγγραφείς. «Εάν η ένταση είναι πραγματική, όπως υποδηλώνει ο αυξανόμενος όγκος αποδεικτικών στοιχείων, μπορεί να δείχνει προς μια νέα φυσική πέρα από το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο».
Τι σημαίνει η ένταση Hubble για την Κοσμολογία
Οι επιπτώσεις εκτείνονται πέρα από τις τεχνικές μέτρησης. Ο πιο αργός ρυθμός διαστολής που προκύπτει από το πρώιμο Σύμπαν εξαρτάται από το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας, το οποίο περιγράφει πώς εξελίχθηκε το Σύμπαν από τη Μεγάλη Έκρηξη και μετά.
Εάν αυτό το μοντέλο είναι ελλιπές — για παράδειγμα, εάν δεν αποτυπώνει πλήρως τη συμπεριφορά της σκοτεινής ενέργειας, άγνωστων σωματιδίων ή πιθανών αλλαγών στη βαρύτητα — τότε οι προβλέψεις του για τον σημερινό ρυθμό διαστολής θα μπορούσαν να είναι ανακριβείς.
Αυτό εγείρει την πιθανότητα η ένταση Hubble να μην είναι απλώς ένα ζήτημα μέτρησης, αλλά μια απόδειξη ότι από το τρέχον μοντέλο μας για το Σύμπαν λείπει ένα κρίσιμο κομμάτι. Το πρόσφατα ανεπτυγμένο δίκτυο αποστάσεων παρέχει επίσης μια βάση για μελλοντική έρευνα.
Καθιστώντας τα δεδομένα και τις μεθόδους τους ελεύθερα διαθέσιμα, η ομάδα συνεργασίας δημιούργησε ένα σύστημα που μπορεί να επεκταθεί καθώς θα καταφθάνουν νέες παρατηρήσεις. Τα επερχόμενα αστεροσκοπεία αναμένεται να προσφέρουν ακόμη πιο ακριβείς μετρήσεις, βοηθώντας τους επιστήμονες να προσδιορίσουν εάν η ασυμφωνία θα επιλυθεί τελικά ή αν θα συνεχίσει να δείχνει προς μια νέα φυσική.
Οι μελλοντικές παρατηρήσεις μπορεί να αποκαλύψουν την απάντηση. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται από τη Συνεργασία H0DN.
Το NSF NOIRLab, το κέντρο του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ για την επίγεια οπτική-υπέρυθρη αστρονομία, λειτουργεί το Διεθνές Αστεροσκοπείο Gemini (μια εγκατάσταση των NSF, NRC–Καναδάς, ANID–Χιλή, MCTIC–Βραζιλία, MINCyT–Αργεντινή και KASI–Δημοκρατία της Κορέας), το Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak (KPNO) του NSF, το Διαμερικανικό Αστεροσκοπείο Cerro Tololo (CTIO) του NSF, το Κοινοτικό Κέντρο Επιστήμης και Δεδομένων (CSDC) και το Αστεροσκοπείο Vera C. Rubin των NSF–DOE (σε συνεργασία με το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών SLAC του DOE).
Η διαχείρισή του γίνεται από την Ένωση Πανεπιστημίων για την Έρευνα στην Αστρονομία (AURA) βάσει συμφωνίας συνεργασίας με το NSF και η έδρα του βρίσκεται στο Τουσόν της Αριζόνα.
Η επιστημονική κοινότητα έχει την τιμή να έχει την ευκαιρία να διεξάγει αστρονομική έρευνα στο I’oligam Du’ag (Kitt Peak) στην Αριζόνα, στο Maunakea στη Χαβάη, και στο Cerro Tololo και Cerro Pachón στη Χιλή. Αναγνωρίζεται ο πολύ σημαντικός πολιτιστικός ρόλος και ο σεβασμός που αποδίδεται στο I’oligam Du’ag από το Έθνος Tohono O’odham, και στο Maunakea από την κοινότητα Kanaka Maoli (Αυτόχθονες Χαβανέζοι).