Международная группа космологов представила новый способ более точного определения постоянной Хаббла — ключевого параметра, описывающего скорость расширения Вселенной. Работа объединяет разные методы измерений и может приблизить ученых к решению давнего противоречия в космологии.
Почему ученые спорят о скорости расширения Вселенной
Постоянная Хаббла показывает, как быстро галактики удаляются от нас как условного центра расширяющейся Вселенной. Однако существует проблема: два основных оценочных метода дают разные значения.
Первый метод основан на наблюдениях ранней Вселенной — реликтового излучения после Большого взрыва. Второй использует «лестницу расстояний» до так называемых космических маяков (или «стандартных свечей», standard candles) — сверхновых и цефеид (пульсирующих желтых сверхгигантов подобных Дельте Цефея. Разница между результатами двух методик достигает примерно 10%, и это расхождение получило название «напряжение Хаббла» (Hubble tension).
Новый подход: объединение данных
Авторы исследования предложили единый статистически строгий подход, который сочетает различные наблюдательные данные, полученные 36 обсерваториями на разных диапазонах электромагнитного спектра, а также детекторами гравитационных волн. Комплексный метод позволяет снизить систематические ошибки и впервые добиться точности измерений на уровне 0,9-1,1%. Согласно последним выводам авторов, значение постоянной Хаббла равно 73,5 ± 0,81 км/с/Мпк.
Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics и доступна без регистрации на портале препринтов arXiv.
По словам исследователей, новый подход открывает возможность провести самые строгие проверки стандартной космологической модели и понять, связана ли проблема с ошибками измерений или с фундаментальной физикой (точнее, с нашим незнанием каких-то ее законов).
Это самое точное измерение на сегодняшний день, точность которого впервые достигла 1%. Мы также обнаружили, что ни одно измерение или массив данных не имеют решающего значения для этого результата; любой случайный компонент может быть полностью исключен, и значение постоянной Хаббла остается практически неизменным для текущего момента времени.
Стефано Казертано
Для справки
Впервые о расширении Вселенной заявил астроном Эдвин Хаббл в 1920-х годах. Разница в измерениях может указывать не только на несовершенство приборов, но и на неизвестные свойства темной энергии или динамику ранней Вселенной.
Постоянная Хаббла обозначает среднюю скорость удаления друг от друга двух галактик, разделенных расстоянием в 1 Мпк (3,26 миллиона световых лет). Скорость изменяется с течением космологического времени, и смысл термина «постоянная» — в том, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной величина H одинакова.
Сторонники определения постоянной по реликтовому излучению считают, что галактики разлетаются со скоростью 67 км/с на один мегапарсек. Сторонники альтернативных методов оценивают значение константы Хаббла в 70-74 км/с на мегапарсек. Данные, полученные авторами, согласуются со второй позицией.
Некоторые исследования предполагают, что слабые первичные магнитные поля могли повлиять на расчеты постоянной Хаббла.
Альтернативные методы определения постоянной Хаббла включают:
- Наблюдение гравитационно линзированных сверхновых;
- Сравнение параметров гравитационных волн от катаклизмических событий вроде слияния черных дыр;
- Измерение задержке сигналов от квазаров;
- Фиксация барионных акустических колебаний плотности в ранней Вселенной.
Недавно мы рассказали о предложении измерить капризную константу, разместив в поясе Койпера аппараты, принимающие сигналы от далеких «стандартных свечей». Но в свете новой публикации столь затратный и продолжительный проект может и не понадобиться.
Источник: hi-tech.mail.ru