В продължение на десетилетие космологията е обхваната от нарастваща криза. Тя се подхранва от наблюдения, направени първо от космическия телескоп Хъбъл и по-късно от космическия телескоп Джеймс Уеб, които показват, че Вселената се разширява с различни скорости в зависимост от това къде гледат астрономите.

Сега нови резултати, получени с помощта на галактически куп в нашия собствен космически двор, допълнително потвърждават несъответствието, което може да доведе до радикална промяна в космологията. Изследователите публикуваха своите открития на 15 януари в The Astrophysical Journal Letters.

"Напрежението сега се превръща в криза", заяви в изявление водещият автор Дан Сколник, професор по физика в Университета Дюк. "Това донякъде означава, че нашият модел на космологията може да е погрешен."

Има два "златни стандарта" за определяне на константата на Хъбъл - стойността, която определя скоростта на разширяване на Вселената. Първият се получава чрез измерване на малки колебания в космическия микровълнов фон (CMB) - древна снимка на първата светлина на Вселената, съдържаща се във фоновия микровълнов шум, произведен само 380 000 години след Големия взрив.

Вторият метод работи на по-близки разстояния (в по-късния живот на Вселената), използвайки пулсиращи звезди, наречени цефеиди. Цефеидите са звезди в края на живота си, чиито външни слоеве от хелиев газ се разширяват и свиват, докато абсорбират и освобождават радиация, което ги кара да трептят като далечни сигнални лампи.

Когато цефеидите стават по-ярки, те пулсират по-бавно, което позволява на астрономите да измерят тяхната вътрешна яркост. Сравнявайки действителната яркост на звездата с нейната наблюдавана яркост от Земята и използвайки свръхнови тип Ia (които експлодират с еднаква светимост навсякъде) като котви, астрономите могат да свържат показанията на цефеидите в "космична стълба на разстоянията", за да надникнат по-дълбоко в миналото на Вселената.

Но тук започват проблемите. Използвайки сателита Planck на Европейската космическа агенция за измерване на CMB, космолозите получиха константа на Хъбъл от около 67 километра в секунда на мегапарсек (km/s/Mpc).

Този резултат, заедно с други измервания на ранната Вселена, съответства на прогнозите, направени от стандартния модел на космологията. Но той бързо беше опроверган от измерванията на стълбата на разстоянията на цефеидите, които показаха скорост на разширяване от 73 km/s/Mpc - стойност далеч извън границата на грешката на измерванията на Planck и ясно доказателство, че Вселената се разширява много по-бързо, отколкото позволява теорията.

Астрономите предложиха различни обяснения за причината за несъответствието, като някои се опитаха да открият възможни систематични грешки в резултатите. Междувременно други затвърдиха напрежението с все по-точни измервания на стълбата на разстоянията.

За да изследват по-нататък напрежението, екипът зад новото проучване използва стълба на разстоянията, създадена с данни, получени от Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), който определя месечните позиции на милиони галактики, за да проучи как Вселената се е разширявала до наши дни.

Въпреки че първоначалните данни на DESI дадоха подобно тревожен резултат за стандартния модел на космологията - константа на Хъбъл от 76,05 km/s/Mpc, дори по-далеч извън границата на грешката на измерванията на Planck - несигурността относно разстоянието до първото стъпало на стълбата му в близкия галактически куп Кома помрачи резултатите.

"Колаборацията DESI свърши наистина трудната част, тяхната стълба нямаше първото стъпало", каза Сколник. "Аз знаех как да го получа и знаех, че това ще ни даде едно от най-точните измервания на константата на Хъбъл, които можем да получим, така че когато тяхната статия излезе, аз изоставих абсолютно всичко и работих върху това без прекъсване."

За да затвърдят оценката на DESI, Сколник и неговият екип проучиха 12 различни свръхнови тип Ia, разпръснати из целия куп Кома. Те откриха, че купът се намира на около 320 милиона светлинни години от Земята - оценка, която попада точно в средата на предишните измервания, направени през последните петдесет години.

С по-твърдо фиксираното си първо стъпало, актуализираната стълба на разстоянията даде резултат от 76,5 km/s/Mpc, което допълнително потвърждава напрежението и неговия потенциал да отмени стандартния модел на космологията. Но какво може да замени или да модифицира 40-годишната теория, остава неясно.

"Ние сме на етап, в който оказваме наистина силен натиск върху моделите, които използваме от двадесет и пет години насам, и виждаме, че нещата не съвпадат", казва Сколник. "Това може да преоформи начина, по който мислим за Вселената, и това е вълнуващо! Все още има изненади в космологията и кой знае какви открития ще последват?"