Скорость расширения нашего космоса, определяемая постоянной Хаббла (H0), остаётся одной из ключевых нерешённых проблем современной астрофизики. Долгие годы научное сообщество было разделено из-за значительного расхождения в оценках этой фундаментальной константы, известного как «напряжение Хаббла».
Прорывное исследование, проведённое группой учёных под руководством Венди Фридман в рамках Чикагско-Чикагского проекта Хаббла (CCHP), может изменить ситуацию. Используя беспрецедентно точные данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), команда получила новое значение H0, которое, возможно, снимает остроту давнего противоречия. Проанализировав 10 близлежащих галактик тремя независимыми методами, исследователи вычислили скорость расширения Вселенной, равную 69,96 км/с/Мпк. Это означает, что на каждые 3,26 миллиона световых лет пространство между галактиками растягивается почти на 70 километров каждую секунду.
Полученное значение имеет критическое значение, поскольку оно находится ровно посередине между двумя ранее конфликтующими результатами. Если выводы подтвердятся, это укрепит позиции Стандартной космологической модели (ΛCDM) и позволит учёным с большей уверенностью описывать эволюцию Вселенной от Большого взрыва до наших дней.
В чём суть «напряжения Хаббла»?
Этот научный парадокс возник из-за того, что два основных подхода к измерению постоянной Хаббла давали несовместимые результаты.
- Метод, основанный на ранней Вселенной. Он использует данные о реликтовом излучении (космическом микроволновом фоне, CMB) — «эхе» Большого взрыва. Миссия «Планк» Европейского космического агентства в 2013 году дала значение около 67,4 км/с/Мпк. Эта цифра вытекает из Стандартной модели и считается крайне точной.
- Метод, основанный на локальной Вселенной. Он измеряет расстояния до близких галактик с помощью «стандартных свеч» — сверхновых типа Ia и переменных звёзд цефеид. Наблюдения с космического телескопа «Хаббл» указывали на более высокую скорость расширения — примерно 73-74 км/с/Мпк.
На графике наглядно видно противоречие: данные по ранней Вселенной (серые) указывают на более медленное расширение, чем измерения по близким объектам (синие). Новые результаты по красным гигантам (красные) занимают промежуточное положение.
Такое расхождение ставило под сомнение полноту наших физических теорий. Если бы «напряжение» было реальным, это могло бы означать существование неизвестных форм материи или энергии, требующих коренного пересмотра фундаментальных космологических принципов.
Обратите внимание: Новая военная техника позволит солдатам видеть в … полной темноте.
Три метода телескопа Уэбба: путь к компромиссу
Учёные проекта CCHP использовали мощь JWST, чтобы применить и сравнить три независимых метода измерения расстояний в одних и тех же галактиках:
1. Переменные звёзды цефеиды. Их пульсации с чёткой периодичностью позволяют точно вычислять расстояние. Этот метод дал значение 72,04 км/с/Мпк.
2. Ветвь красных гигантов (TRGB). Метод основан на измерении пиковой яркости старых звёзд в фазе красного гиганта. Результат: 69,85 км/с/Мпк.
3. Богатые углеродом звёзды асимптотической гигантской ветви (JAGB). Новый, перспективный метод, использующий особый класс красных гигантов. Результат: 67,96 км/с/Мпк.
На снимке JWST — звёздное население галактики, изученное в рамках этого исследования. Высокое разрешение телескопа позволило чётко выделить отдельные цефеиды и красные гиганты.
Будущее космологии: напряжение спадает?
Среднее значение от трёх методов (69,96 км/с/Мпк) находится в зоне компромисса. Это позволяет сделать два важных вывода.
Во-первых, новое измерение хорошо согласуется с предсказаниями Стандартной модели, основанными на данных «Планка». Это серьёзный аргумент в пользу того, что «напряжение Хаббла» может быть артефактом систематических погрешностей в предыдущих измерениях, а не указанием на «новую физику».
Однако исследование не ставит окончательную точку в споре. Данные по цефеидам, полученные даже на JWST, по-прежнему тяготеют к более высоким значениям H0. Авторы работы отмечают, что согласованность между разными «стандартными свечами» (цефеидами и сверхновыми) стала хуже, чем считалось раньше.
Поэтому ключевым следующим шагом станет масштабная программа наблюдений, сфокусированная исключительно на переменных звёздах цефеидах с помощью JWST. Только дополнительные высокоточные данные помогут окончательно понять, является ли расхождение реальным или оно исчезнет с улучшением методик измерений.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Вселенная по-прежнему хранит в себе множество загадок, и одна из самых интригующих касается скорости ее расширения.