Астрономы подтвердили «напряжение Хаббла» при расширении Вселенной
Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, демонстрирует, как астрономы из Токийского университета и их международные коллеги используют новые подходы для измерения скорости расширения космоса, известной как постоянная «Хаббла».
Почему измерения важны
Скорость расширения Вселенной — один из ключевых параметров космологии. Она определяет не только текущую структуру космоса, но и его будущее, включая возможные сценарии замедления или ускоренного расширения. Традиционно ученые полагались на «лестницы расстояний» — объекты вроде цефеид и сверхновых, которые помогают оценивать расстояния до далеких галактик. Эти объекты изучены достаточно хорошо, чтобы их свечение можно было использовать как стандартную меру длины. Однако даже небольшие ошибки в этих измерениях могут приводить к значительным разночтениям, поэтому астрономы ищут альтернативные методы.
«Наше измерение полностью независимо от классических методов и позволяет проверить, насколько точны старые оценки», — пояснил доцент Кеннет Вонг из Токийского университета.
Метод космографии с временной задержкой
В новом подходе используется эффект гравитационного линзирования. Масивная галактика, находящаяся между нами и более удаленным объектом, искривляет траекторию света, создавая несколько изображений того же источника. Поскольку эти лучи проходят разные пути, они достигают Земли с небольшой задержкой.
«Если фиксировать одинаковые изменения в нескольких изображениях, но с разной временной задержкой, мы можем точно вычислить разницу во времени прохождения света. Сопоставляя это с распределением массы в линзирующей галактике, удается точнее оценить скорость удаления объектов и, соответственно, скорость расширения Вселенной», — объяснил Вонг.
Для эксперимента использовались восемь систем гравитационных линз, каждая из которых перекрывала удаленные квазары — сверхмассивные черные дыры, окруженные газом и пылью, которые ярко светятся из-за аккреции, то есть постепенного падения вещества на черную дыру с выделением энергии и света. Данные собирались с космического телескопа «Джеймс Уэбб» и современных наземных обсерваторий. Этот метод позволяет обойтись без «лестниц расстояний» и уменьшить влияние возможных ошибок, связанных с ними.
Напряжение Хаббла
Разные способы измерения постоянной Хаббла дают слегка разные значения. Для ближних объектов она равна примерно 73 км/с на мегапарсек, а для реликтового излучения — около 67 км/с на мегапарсек. Разница, известная как «напряжение Хаббла», интригует ученых и может указывать на неизвестные законы физики или на погрешности старых методов.
«Наши данные согласуются с измерениями ближней Вселенной, но отличаются от ранних космологических оценок. Это значит, что напряжение Хаббла, возможно, отражает реальные физические процессы, а не просто ошибки измерений», — отметил Вонг.
Планы на будущее
Текущая точность метода составляет около 4,5%. Чтобы окончательно подтвердить «напряжение Хаббла» и достичь надежных результатов, ученые планируют увеличить размер выборки до десятков систем линз и улучшить расчеты распределения массы в линзирующих галактиках, что критически влияет на точность.
«Мы намерены увеличить точность до 1–2%, что позволит окончательно определить, является ли разница в измерениях реальным физическим эффектом», — добавил постдок Эрик Пайк.
Международное сотрудничество, объединяющее несколько обсерваторий и исследователей, играет ключевую роль в этом проекте.
Почему постоянная Хаббла имеет значение
Точное измерение постоянной Хаббла помогает понять, как Вселенная росла и как она будет развиваться в будущем. Разница в результатах может указывать на новые физические явления, которые пока не описаны стандартными теориями. Другими словами, этот параметр не просто число — он ключ к разгадке эволюции космоса.
«Наш проект показывает, что объединение разных наблюдений и методов позволяет проверить фундаментальные космологические модели. Если разница подтвердится, это откроет новую эру в понимании устройства Вселенной», — подчеркнул Вонг.
