Вселенская загадка: новые данные о скорости, с которой расширяется вселенная

Вселенная по-прежнему скрывает множество тайн, и одна из самых интригующих — это скорость, с которой она расширяется. В течение многих лет астрономы спорили о значении этой величины, известной как постоянная Хаббла.

Недавнее исследование, проведенное под руководством Венди Фридман из Чикагского университета в рамках программы Хаббла (CCHP), принесло новые данные, использовавшие информацию с космического телескопа "Джеймс Уэбб".

Исследование предполагает, что так называемое "хаббловское напряжение" — видимое расхождение в оценках скорости расширения Вселенной, полученных разными методами, — может не существовать. Команда, применив три независимых метода для анализа данных по десяти близлежащим галактикам, вычислила значение постоянной Хаббла (H0), равное 69,96 км/с/Мпк.

Это означает, что на каждый мегапарсек (около 3,26 миллиона световых лет) расстояние между галактиками увеличивается на 69,96 км каждую секунду. Этот результат имеет особое значение, так как он находится между предыдущими оценками, что может помочь устранить разногласия, которые долгое время разжигали дискуссии о хаббловском напряжении.

Если он подтвердится, это может свидетельствовать о том, что наша стандартная космологическая модель более точна, чем предполагалось, и укрепляет наше понимание эволюции Вселенной.

Происхождение и влияние Хаббловского напряжения

Хаббловское напряжение относится к расхождению между двумя основными методами измерения постоянной Хаббла.

Первый метод основан на наблюдении космического микроволнового фона (CMB), который является остатком после Большого взрыва. В 2013 году миссия Planck Европейского космического агентства (ESA) вычислила значение H0 на уровне примерно 67,4 км/с/Мпк с точностью до 1%, если исходить из стандартной космологической модели. Второй метод использует прямые наблюдения за такими звездами, как переменные Цефеиды, и близлежащими галактиками.

Например, данные с космического телескопа "Хаббл" и наблюдения за сверхновыми типа Ia, которые имеют стандартизированную светимость, показали более высокие значения постоянной Хаббла — около 73-74 км/с/Мпк. Это, в свою очередь, указывало на то, что Вселенная расширяется быстрее, чем предсказывает стандартная модель.

Это противоречие породило фундаментальные вопросы о нашем понимании Вселенной. Если бы напряжение действительно существовало, это могло бы указывать на необходимость пересмотра стандартной космологической модели и, возможно, на существование новой физики за пределами текущих теорий.

Новые независимые измерения с помощью "Джеймса Уэбба"

Команда CCHP использовала три независимых метода для анализа данных, полученных с телескопа "Джеймс Уэбб":

1. Переменные звезды Цефеиды: Эти звезды пульсируют с определенной регулярностью, что позволяет использовать их в качестве "стандартных свечей" для измерения космических расстояний.

2. Ветвь красных гигантов: Этот метод основывается на измерении максимальной светимости звезд, которые в конце своей жизни превращаются в красных гигантов.

3. Асимптотическая гигантская ветвь J-региона: Новый метод, использующий красные гигантские звезды, богатые углеродом, которые обладают схожей инфракрасной светимостью.

Результаты, полученные командой, показали следующие значения H0: 72,04 км/с/Мпк для переменных Цефеид, 69,85 км/с/Мпк для эволюционировавших красных гигантов и 67,96 км/с/Мпк для богатых углеродом красных гигантов.

Снимаем противоречия и рассматриваем вопрос

Недавнее исследование, результаты которого могут изменить наше понимание космологии, поднимает два ключевых вопроса. Во-первых, среднее значение скорости расширения Вселенной, равное 69,96 км/с/Мпк, было получено тремя независимыми методами и соответствует стандартной космологической модели.

Это предполагает, что расхождения в оценках, известные как хаббловское напряжение, возможно, не существуют. Если дальнейшие исследования подтвердят этот вывод, то это укрепит уверенность в правильности нашей текущей модели Вселенной, устраняя необходимость в пересмотре физики или внесении кардинальных изменений в наше понимание космической эволюции.

Тем не менее, данные, полученные методом переменных Цефеид, продолжают вызывать вопросы. Результаты этого метода всё ещё расходятся с другими измерениями, даже при использовании сверхновых типа Ia для калибровки.

Это подчеркивает необходимость проведения дополнительных наблюдений и анализа, с акцентом на изучении переменных Цефеид, чтобы окончательно разрешить эти противоречия.

Фото: commons. wikimedia. org/Ngc1535 (Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license)