Unikátna trojitá snímka vzdialenej supernovy, ktorá vznikla vďaka efektu gravitačnej šošovky, poskytla astronómom možnosť zmerať súčasnú rýchlosť rozpínania sa vesmíru. Ukázalo sa, že je ešte vyššia, ako sa očakávalo.
Astronómovia objavili vo vzdialenej kope galaxií trojitý obraz supernovy, ktorý im umožnil merať Hubblovu konštantu (mieru rýchlosti rozpínania sa vesmíru). Zistili, že vesmír sa rozpína rýchlejšie, než sa domnievali na základe iných predchádzajúcich meraní. Neistota ohľadom presnej hodnoty konštanty však naďalej trvá.
Gravitačná šošovka
Supernova typu Ia explodovala, keď biely trpaslík na seba nabral príliš veľa hmoty zo svojho sprievodcu. Výbuch sa odohral v kope galaxií, ktorá svojou hmotou gravitačne šošovkovala svetlo supernovy a vytvorila tak jej trojitý obraz. Tieto obrazy leteli zo supernovy vesmírom po rôznych dráhach a dorazili na Zem v rôznych časoch, pričom dali astronómom možnosť zmerať, ako rýchlo sa vesmír rozpína.

V roku 2015 Hubblov vesmírny teleskop (HST) zhotovil snímky kopy galaxií označenej G165. Kopa je bohatá na galaxie, v ktorých masovo vznikajú hviezdy, a je teda dobrým miestom na hľadanie supernov. Neskôr sa tím Brendy Fryeovej z Arizonskej univerzity v USA vrátil k pozorovaniu tejto kopy galaxií, tentoraz pomocou nového Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba (JWST). Objavili pritom tri svietiace body, ktoré sa ukázali byť obrazmi jedinej supernovy (nazvanej H0pe, kde H0 symbolizuje Hubblovu konštantu) na vzdialenejšej strane kopy galaxií G165. Výhodou bolo, že išlo o supernovu typu Ia, ktorá vedcom umožňuje určiť svietivosť, čiže aj vzdialenosť.
Ako rýchlo sa rozpína vesmír?
Kozmológom sa zatiaľ nedarí presne určiť hodnotu Hubblovej konštanty. Zatiaľ čo výpočty používajúce pozorovania z blízkeho (nedávneho) vesmíru poskytujú hodnotu približne 73 km/s/Mpc (Mpc = megaparsek = 3,26 milióna svetelných rokov), výpočty na základe dosvitu po veľkom tresku – kozmického mikrovlnného žiarenia pozadia, dávajú hodnotu asi 67,5 km/s/Mpc. Vedci si teda myslia, že ide buď o nejakú chybu v meraniach, alebo v našom základnom chápaní toho, ako sa vesmír v čase rozpínal.
Nová štúdia B. Fryeovej dáva hodnotu Hubblovej konštanty konzistentnú s tou, ktorá bola odvodená z väčšiny meraní objektov blízkeho vesmíru. Na určenie konštanty z trojitého obrazu supernovy H0pe sa výskumníčka spoľahla na gravitačne šošovkované obrazy tejto supernovy v rozdielnom štádiu explózie. Analýzou oneskorení času príchodu svetla medzi viacnásobnými obrazmi a hmotnosti danej kopy galaxií odvodili astronómovia hodnotu pre súčasnú expanziu vesmíru, ktorá je nezávislá od iných metód.
Hľadanie softvéru
Pre nepravidelný tvar kopy galaxií sa Fryeovej tím rozdelil na sedem skupín a každá z nich rátala svoj vlastný počítačový model. Podľa spriemerovaných výsledkov leží hodnota Hubblovej konštanty medzi 69,9 a 83,5 km/s/Mpc. Hoci má táto hodnota veľké rozpätie, je presnejšia než hodnota odvodená z mikrovlnného žiarenia pozadia a pravdepodobnosť chyby je len 10 %. Fryeovej tím plánuje viac pozorovaní s JWST s cieľom zúžiť interval možných hodnôt Hubblovej konštanty.
Podľa vedcov však JWST odhaľuje toľko detailov, že zahrnutie všetkých informácií do modelu šošovkovania môže zabrať týždne výpočtov na superpočítači, ktoré je navyše ťažké priebežne spresňovať. Inými slovami, vedci majú z JWST viac dát, než môžu aktuálne preštudovať. Objavuje sa tak potreba rýchlejšieho softvéru na spracovanie enormného množstva informácií pravidelne posielaných na Zem z Webbovho teleskopu. Vedci po celom svete teraz pracujú na iných metódach – napríklad použitie strojového učenia –, aby efektívnejšie analyzovali získané údaje. Pokiaľ technológie spracovania dát nedobehnú schopnosti prístrojov na obežnej dráhe, astronómovia budú musieť pracovať pri výpočtoch starými metódami a neistota v hodnote Hubblovej konštanty zostane.
RNDr. Zdeněk Komárek