Nella scienza si dice spesso che ai dati non interessa ciò che pensi. Ciò è particolarmente vero quando si tratta di nuovi strumenti all'avanguardia come il James Webb Space Telescope (JWST). Quindi non è stata una sorpresa che alcuni dei dati del telescopio spaziale James Webb non fossero esattamente ciò che gli scienziati si aspettavano.
Nel Dibattito commemorativo di Isaac Asimov del 2024, l'astrofisico e comunicatore scientifico Neil deGrasse Tyson ha moderato una discussione al Museo Nazionale di Storia Naturale di New York. La conversazione è stata tra scienziati e ruotava attorno al tema di come i dati del telescopio potrebbero cambiare la nostra comprensione fondamentale del nostro universo. Di discrepanze di età Universo A causa dell'inaspettata luminosità delle galassie primordiali, il telescopio spaziale James Webb ha già spinto gli scienziati a riconsiderare il funzionamento dell'universo primordiale, portando a scoperte che potrebbero portare a grandi cambiamenti nei nostri modelli dell'universo nei prossimi dieci anni o più. La vita del telescopio spaziale Webb. .
Un membro del comitato ha affermato che i dati del telescopio "dipingono un quadro coerente e costantemente nuovo" dell'universo primordiale Mike Boylan Colchinastrofisico teorico dell'Università del Texas ad Austin.
Imparentato: L'universo potrebbe essere più giovane di quanto pensiamo, come suggerisce il movimento delle galassie
Ma solo perché era impossibile sapere cosa avrebbe potuto vedere il telescopio spaziale James Webb, non significa che gli scienziati non ci abbiano provato. Tuttavia, è stato difficile. La parte più difficile, hanno detto i relatori, è stata elaborare i criteri di base su cui basare le proprie previsioni. Come dice Tyson, i parametri variabili sono come "manopole che giri" nelle simulazioni computerizzate dell'universo che mirano a prevedere risultati basati su ipotesi. Facciamo un esempio, membro del comitato Rachel SomervilleScienziata ricercatrice senior presso il Centro di astrofisica computazionale del Flatiron Institute di New York City, ha descritto uno studio su cui ha lavorato che cercava di prevedere cosa avrebbe visto il telescopio spaziale James Webb.
"Abbiamo ruotato tutte le manopole nei nostri modelli per adattarli all'universo vicino", ha detto Somerville. Ma qualcosa non andava. "Non eravamo d'accordo con le osservazioni", ha detto. Dopo aver esaminato i dati, Somerville e il suo team hanno scoperto che le loro previsioni sarebbero state più accurate se avessero tenuto conto della crescente densità dell'universo primordiale, che era più piccolo del nostro attuale universo più espanso, ma conteneva la stessa quantità di massa.
Altri problemi non sono stati risolti così facilmente. Ad esempio, diverse osservazioni effettuate dal telescopio spaziale James Webb hanno rivelato che l'universo primordiale era un luogo sorprendentemente vibrante, con galassie molto più grandi e luminose di quanto gli scienziati si aspettassero.
"Non credo che i modelli di nessuno abbiano realmente previsto la quantità di attività che c'era in quel momento", ha detto Boylan-Kolchin. Sembra che "tutto accada più velocemente di quanto pensassimo nell'universo primordiale".
Il caso dell'universo primordiale sorprendentemente attivo può essere correlato a un altro paradosso noto nell'universo Astrofisica – IL età Universo.
IL Telescopio spaziale Hubble È stato un fattore importante nel contribuire a restringere il consenso scientifico sull'argomento Età dell'universo — In effetti, gli specchi dei telescopi sono stati realizzati appositamente per l'osservazione stelle Il membro del comitato ha affermato che le "stelle Cefeidi" possono essere utilizzate dagli astronomi per calcolare questa età Wendy Friedmann, cosmologo dell'Università di Chicago. La misurazione risultante dell'età dell'universo, circa 13,7 miliardi di anni, è rimasta costante da allora.
Ma non dimentichiamo che esiste un altro modo per misurare l'età dell'universo, ha detto Boylan-Kolchin.
"Questo è con Sfondo cosmico a microonde"La luce proviene dalle prime fasi dell'universo", ha detto. Usando questo metodo, gli scienziati sono arrivati a un numero leggermente più grande, 13,8 miliardi di anni. Anche se questa differenza potrebbe non sembrare molta, alcune stime che utilizzano le stelle Cefeidi risalgono a 12,8 miliardi di anni, ha detto Boylan-Kolchin. Quel che è peggio è che nessuno sa da dove venga la differenza. "È come se stessimo scavando un tunnel sui lati opposti della montagna e non l'abbiamo visto", ha detto Friedman.
Sfortunatamente, le prime galassie sorprendentemente luminose scoperte dal telescopio spaziale James Webb non hanno fatto nulla per risolvere questo mistero.
In effetti, le scoperte del telescopio hanno spinto Rajendra Gupta, astrofisico dell'Università di Ottawa, a pubblicare una ricerca che suggerisce che, sulla base dei nuovi dati, l'universo potrebbe avere 26,8 miliardi di anni, circa il doppio dell'età delle stime attuali. . Anche se i partecipanti concordano sul fatto che la proposta di Gupta è altamente improbabile, la discrepanza nell'età complessiva dell'universo punta al modello cosmologico standard e alla nostra comprensione degli effetti. Materia oscura E Energia oscura Nel nostro mondo, potrebbe aver bisogno di qualche rinnovamento.
"Potrebbe mancare qualcosa di fondamentale nel nostro quadro attuale", ha detto Friedman.
Il lato positivo è che sembra che i dati del telescopio spaziale James Webb possano fare di più che evidenziare incongruenze; potrebbero essere in grado di aiutare gli scienziati a rispondere ad alcune domande fondamentali in… Astronomia Ciò durò decenni. Il telescopio non sarà l'unica tecnologia che aiuterà a risolvere questi problemi. Nuovi strumenti come l'intelligenza artificiale e supercomputer sempre più potenti potrebbero aiutare; Altri telescopi, come il Giant Magellan Telescope, un enorme telescopio ottico in costruzione in Cile il cui sviluppo è stato guidato da Friedman, si aggiungeranno ai dati di alta qualità a disposizione degli scienziati. Un relatore ha affermato che con così tanti nuovi strumenti, la quantità e la qualità dei dati non avranno precedenti Priya Natarajanun astrofisico teorico della Yale University.
"Siamo nel bel mezzo di una rivoluzione dei dati", ha affermato. "Presto comincerà a vincolare strettamente i modelli e quindi la nostra comprensione teorica".