«Напряжение Хаббла» — это давнее расхождение в измерениях скорости расширения Вселенной. Речь идёт о разнице между значениями, рассчитанными на основе наблюдений вблизи (например, по звёздам типа цефеид и сверхновым типа Ia), и значениями, полученными из ранней Вселенной через космическое микроволновое фоновое излучение (КМФИ).
Расширение Вселенной с течением времени
Изначально различия были достаточно малы, чтобы диапазоны погрешностей перекрывались, оставляя место для согласия. Но по мере того как измерения становились более точными, разрыв увеличивался. Это открывало захватывающие возможности: возможно, наше понимание космического расширения было неполным, или, возможно, новая физика ждала своего открытия.
Новое исследование пересмотрело этот вопрос, используя уточнённые измерения расстояний как с космического телескопа Хаббла, так и с космического телескопа Джеймса Уэбба. Результаты показывают локальную скорость расширения в 70,4 километра в секунду на мегапарсек с погрешностью в 3%. Для сравнения, измерение спутника Planck по КМФИ составляет 67,4 км/с/Мпк с гораздо более жёсткой погрешностью в 0,7%. Важно отметить, что эти обновлённые диапазоны теперь перекрываются — это говорит о том, что напряжение могло быть устранено.
Как астрономы рассчитывают скорость расширения Вселенной
Эта иллюстрация показывает три основных шага, которые астрономы используют для расчёта скорости расширения Вселенной с течением времени — значение, называемое постоянной Хаббла. Все шаги включают в себя построение надёжной «космической шкалы расстояний», начиная с измерения точных расстояний до ближайших галактик и заканчивая галактиками всё дальше и дальше.
«Шкала расстояний» — это серия измерений различных астрономических объектов с внутренней яркостью, которую исследователи могут использовать для расчёта расстояний. Среди наиболее надёжных для коротких расстояний — цефеиды, звёзды, которые пульсируют с предсказуемой скоростью, что указывает на их внутреннюю яркость. Астрономы недавно использовали космический телескоп Хаббла для наблюдения за 70 цефеидами в близлежащем Большом Магеллановом Облаке, чтобы провести наиболее точные измерения расстояния до этой галактики.
Астрономы сравнивают измерения близлежащих цефеид с измерениями в более далёких галактиках, которые также включают другой космический ориентир — взрывающиеся звёзды, называемые сверхновыми типа Ia. Эти сверхновые намного ярче цефеид. Астрономы используют их в качестве «маркеров вех» для измерения расстояния от Земли до далёких галактик. Каждый из этих маркеров опирается на предыдущий шаг «шкалы».
Расширяя «шкалу» с помощью различных надёжных маркеров, астрономы могут достичь очень больших расстояний во Вселенной. Затем астрономы сравнивают эти значения расстояний с измерениями света всей галактики, который с увеличением расстояния становится всё более красным из-за равномерного расширения пространства. После этого астрономы могут рассчитать, насколько быстро расширяется космос — постоянную Хаббла.
Если эти данные подтвердятся, это будет означать, что стандартная модель космологии по-прежнему остаётся в силе. Это научно успокаивает, но, возможно, немного разочаровывает тех, кто надеялся, что это напряжение откроет окно в новую физику — подобно тому, как открытие бозона Хиггса в физике элементарных частиц подтвердило существующие модели, а не опровергло их. Пока что, похоже, Вселенная играет осторожно.