Новые измерения подтвердили наличие проблемы «хаббловской напряжённости»

Международная группа астрономов представила одно из самых точных в настоящее время измерений скорости расширения ближайшей части Вселенной. Тем не менее вместо того, чтобы разрешить давнюю проблему, свежий результат делает её ещё более очевидной. В состав исследовательской группы входит Джон Блейксли из NOIRLab Национального научного фонда США (NSF), а в работе использованы информация, полученные с помощью нескольких телескопов NOIRLab.

Учёные давно полагаются на две основные стратегии для определения скорости расширения Вселенной. Один решение сосредоточен на изучении ближнего космоса: измеряются расстояния до звёзд и галактик, чтобы вычислить скорость удаления крупных объектов друг от друга. Другой подход использует гораздо более далёкое прошлое — реликтовое излучение, чтобы на основе стандартной модели космологии оценить, какой должна быть скорость расширения сегодня.

Теоретически оба метода должны давать одинаковый ответ, но на практике это не так. Наблюдения локальной Вселенной последовательно указывают на более высокую скорость расширения — приблизительно 73 километров в секунду на мегапарсек. Между тем расчёты, основанные на данных о ранней Вселенной, предполагают более низкую скорость — приблизительно 67 или 68. Разница между этими значениями невелика в абсолютном выражении, но слишком велика, чтобы списать её на статистическую случайность. Это несоответствие известно как «хаббловская напряжённость» и неоднократно фиксировалось в независимых исследованиях.

Для повышения точности исследователи объединили информация десятилетий наблюдений в единую скоординированную систему. Эти усилия, возглавляемые коллаборацией H0 Distance Network (H0DN), привели к наиболее точному на сегодняшний день прямому измерению скорости локального расширения. Их результаты, опубликованные в журнале Astronomy & Astrophysics, устанавливают значение постоянной Хаббла на уровне 73,50 ± 0,81 километра в секунду на мегапарсек, с погрешностью чуть выше 1%.

Вместо того чтобы полагаться на одну-единственную методику, команда построила то, что они называют «сеткой расстояний». Эта система объединяет несколько пересекающихся методов, используемых для измерения космических расстояний. К ним относятся переменные звёзды типа Цефеиды, которые предсказуемо меняют свою яркость, красные гиганты с известной светимостью, сверхновые типа Ia и определённые типы галактик.

Такой многоуровневый подход даёт возможность исследователям перепроверять результаты несколькими способами. Если бы один из методов был неверным, его удаление из анализа изменило бы окончательный итог. Но этого не произошло. Даже при исключении отдельных методов общий итог оставался практически неизменным. Согласованность результатов разных методов укрепляет уверенность в измеренной скорости расширения.

Последствия этого выходят за рамки методов измерения. Более медленная скорость расширения, полученная на основе данных о ранней Вселенной, зависит от стандартной модели космологии, которая описывает, как Вселенная развивалась после Большого взрыва. Если в этой модели чего-то не хватает, например, деталей о тёмной энергии, неизвестных частицах или изменениях в гравитации, её предсказания по сравнению с сегодняшнего расширения могут оказаться неверными.

В таком случае «хаббловская напряжённость» может сигнализировать о более глубокой проблеме, а не просто о проблеме измерения. Это может означать, что учёным необходимо пересмотреть своё понимание того, как устроена Вселенная.