ด้านบนสุดของรายการกำลังเข้าสู่จุดต่ำสุดของการวัดบาคาร่าจักรวาลที่ไม่ตรงกัน อย่างน้อยตั้งแต่ปี 2014 วิธีการต่างๆ ในการวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพที่เรียกว่าค่าคงที่ฮับเบิล ได้ให้คำตอบที่แตกต่างกัน Freedman เรียกปัญหานี้ว่า “ปัญหาที่สำคัญที่สุดในจักรวาลวิทยาในปัจจุบัน”
คำถามที่ Freedman กล่าวคือความไม่ตรงกันนั้นเป็นของจริงหรือไม่
ความไม่ตรงกันที่แท้จริงอาจบ่งบอกถึงบางสิ่งที่ลึกซึ้งเกี่ยวกับธรรมชาติของพลังงานมืดและประวัติศาสตร์ของจักรวาล แต่ความคลาดเคลื่อนอาจเกิดจากข้อผิดพลาดในการวัดเท่านั้น
เวบบ์สามารถช่วยยุติการอภิปรายได้ วิธีหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการหาค่าคงที่ฮับเบิลคือการวัดระยะทางและความเร็วของดาราจักรที่อยู่ห่างไกลออกไป การวัดระยะทางของจักรวาลนั้นยาก แต่นักดาราศาสตร์สามารถประเมินได้โดยใช้วัตถุที่มีความสว่างที่รู้จัก ซึ่งเรียกว่าเทียนมาตรฐาน หากคุณทราบความสว่างที่แท้จริงของวัตถุ คุณสามารถคำนวณระยะทางโดยพิจารณาจากความสว่างที่มองจากโลก
การศึกษาโดยใช้ซุปเปอร์โนวาและดาวแปรผันที่เรียกว่าเซเฟอิดส์เป็นเทียนพบว่ามีอัตราการขยายตัว 74.0 กิโลเมตรต่อวินาทีสำหรับระยะห่างระหว่างวัตถุประมาณ 3 ล้านปีแสงหรือเมกะพาร์เซก แต่การใช้ดาวยักษ์แดง Freedman และเพื่อนร่วมงานได้รับคำตอบที่น้อยกว่า: 69.8 km/s/Mpc
การศึกษาอื่น ๆ ได้วัดค่าคงที่ของฮับเบิลโดยดูจากแสงสลัวที่ปล่อยออกมาเพียง 380,000 ปีหลังจากบิ๊กแบงซึ่งเรียกว่าพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก การคำนวณตามการเรืองแสงนั้นให้อัตราที่เล็กกว่า: 67.4 km/s/Mpc แม้ว่าตัวเลขเหล่านี้อาจดูใกล้เคียงกัน แต่ข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาไม่เห็นด้วยอาจเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเนื้อหาของจักรวาลและวิวัฒนาการของจักรวาลเมื่อเวลาผ่านไปได้อย่างไร ความคลาดเคลื่อนนี้เรียกว่าวิกฤตจักรวาลวิทยา ( SN: 9/14/19, p. 22 )
ในปีแรก เวบบ์จะสังเกตกาแล็กซีเดียวกันบางส่วนที่ใช้ในการศึกษาซูเปอร์โนวา โดยใช้วัตถุที่แตกต่างกันสามชนิดเป็นเทียนไข ได้แก่ เซเฟอิดส์ ดาวยักษ์แดง และดาวแปลก ๆ ที่เรียกว่าดาวคาร์บอน
กล้องโทรทรรศน์จะพยายามวัดค่าคงที่ฮับเบิลโดยใช้กาแลคซีที่มีเลนส์
โน้มถ่วงที่อยู่ไกลออกไป การเปรียบเทียบการวัดระหว่างกันและการวัดที่คล้ายกันจากฮับเบิลจะแสดงให้เห็นว่าการวัดก่อนหน้านี้ผิดพลาดหรือไม่ หรือความตึงเครียดระหว่างการวัดเป็นเรื่องจริง Freedman กล่าว
หากไม่มีข้อสังเกตใหม่เหล่านี้ “เราก็แค่เถียงกันเรื่องเดิมๆ ตลอดไป” เธอกล่าว “เราแค่ต้องการข้อมูลที่ดีกว่า และ [Webb] ก็พร้อมที่จะส่งมอบ”
มีอะไรผิดพลาด?
สำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ การเข้าสู่อวกาศเป็นเพียงขั้นตอนที่หนึ่ง กล้องโทรทรรศน์ต้องดำเนินการตามขั้นตอนที่ซับซ้อนก่อนที่จะสามารถสังเกตจักรวาลได้ ลำดับทั้งหมด รวมถึงการจัดเตรียมเครื่องมือวิทยาศาสตร์ให้พร้อม จะใช้เวลาประมาณหกเดือน
นักดาราศาสตร์ สก็อตต์ ฟรีดแมน จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์ ซึ่งรับผิดชอบไทม์ไลน์นี้กล่าวว่า “หลายอย่างต้องเกิดขึ้นอย่างแน่นอน” เวบบ์จะมุ่งหน้าไปยังจุดในอวกาศที่เรียกว่า L2 ซึ่งอยู่ไกลจากโลกเกินกว่าที่นักบินอวกาศจะไปเยี่ยมเยียนและทำการซ่อมแซม “มีเหตุผลทุกประการที่จะเชื่อว่าทุกอย่างจะไปได้ด้วยดี” ฟรีดแมนกล่าว “แต่เราจะไม่รู้จนกว่าจะไปถึงที่นั่น”
นี่คือไทม์ไลน์ของสิ่งที่ต้องทำ (เวลาทั้งหมดเป็นค่าโดยประมาณ)
ดาวเคราะห์นอกระบบ
บางทีการเปลี่ยนแปลงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับวิทยาศาสตร์ของ Webb คือการเพิ่มขึ้นของการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบ
Fridman จาก STScI กล่าวว่า “เมื่อมีการเสนอสิ่งนี้ “และแน่นอนว่าตอนนี้มันเป็นหนึ่งในหัวข้อที่ร้อนแรงที่สุดในวิทยาศาสตร์ทั้งหมด โดยเฉพาะด้านดาราศาสตร์ทั้งหมด”
เป้าหมายหลักอันดับสองของรายงาน Dressler สำหรับผู้สืบทอดตำแหน่งของฮับเบิลคือ แต่ย้อนกลับไปในปี 1995 รู้จักดาวเคราะห์เพียงไม่กี่ดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ดวงอื่น และทั้งหมดล้วนเป็นก๊าซยักษ์ที่ร้อนแผดเผา ไม่มีอะไรเหมือนโลกเลย
ตั้งแต่นั้นมา นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบหลายพันดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลออกไป นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่า โดยเฉลี่ยแล้ว มีดาวเคราะห์อย่างน้อยหนึ่งดวงสำหรับดาวทุกดวงที่เราเห็นบนท้องฟ้า และดาวเคราะห์บางดวงมีขนาดเล็กและเป็นหิน โดยมีอุณหภูมิที่เหมาะสมเพื่อรองรับน้ำที่เป็นของเหลว และอาจรวมถึงสิ่งมีชีวิตด้วย
ดาวเคราะห์ที่รู้จักส่วนใหญ่ถูกค้นพบขณะที่พวกเขาข้ามหรือผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน ซึ่งบังแสงของดาวฤกษ์แม่เพียงเล็กน้อย ในไม่ช้านักดาราศาสตร์ก็ตระหนักว่า หากดาวเคราะห์เหล่านั้นมีชั้นบรรยากาศ กล้องโทรทรรศน์ที่ละเอียดอ่อนสามารถสูดอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการตรวจสอบแสงดาวที่กรองผ่านชั้นบรรยากาศบาคาร่า
