Насколько быстро на самом деле расширяется Вселенная
В двух новых работах, выполненных под руководством Патрика Келли из Университета Миннесоты, ученые успешно использовали новую методику для измерения постоянной Хаббла. Статьи опубликованы в журналах Science и The Astrophysical Journal.
С 1920-х годов мы знаем, что Вселенная расширяется. Примерно в 1908 году американский астроном Генриетта Ливитт нашла способ измерить внутреннюю яркость звезд, называемых переменными Цефеидами.
Закон Ливитт позволяет ученым использовать Цефеиды в качестве «стандартных свечей»: объектов, внутренняя яркость которых известна и, следовательно, расстояние до которых можно рассчитать.
В 1929 году другой американский астроном, Эдвин Хаббл, смог найти несколько таких звезд-Цефеид в других галактиках и измерить расстояние до них. По этим расстояниям и другим измерениям он смог определить, что Вселенная расширяется.
В некоторых недавних попытках измерить Вселенную дальше от Земли, таких как проект SH0ES, возглавляемый нобелевским лауреатом Адамом Рисом, использовались Цефеиды наряду со сверхновой типа Ia, которую также можно использовать в качестве стандартной свечи.
Существуют также другие методы измерения постоянной Хаббла, например, тот, который использует космический микроволновый фон — реликтовый свет или излучение, которое начало распространяться по Вселенной вскоре после Большого взрыва.
Проблема в том, что эти два измерения, одно близкое с использованием сверхновых и цефеид, а другое гораздо более удаленное с использованием микроволнового фона, отличаются почти на 10%. Астрономы называют эту разницу напряженностью Хаббла и ищут новые методы измерения, чтобы устранить ее.
В новой работе ученые успешно использовали новую методику для измерения этой скорости расширения Вселенной. Работа основана на сверхновой под названием Supernova Refsdal.
В 2014 году команда обнаружила несколько изображений одной и той же сверхновой. Впервые была замечена такая «линзовидная» сверхновая. Космический телескоп «Хаббл» наблюдал одну сверхновую, а ученые увидели пять! Свет от сверхновой распространялся во всех направлениях, но он путешествовал в пространстве, искривленном гравитационными полями огромного скопления галактик, которые искривили часть пути света таким образом, что в конечном итоге он попал на Землю несколькими маршрутами. Каждое появление сверхновой доходило до нас по своему пути через Вселенную.
Представьте себе три поезда, отправляющиеся с одной и той же станции в одно и то же время. Однако один отправляется прямо на следующую станцию, другой совершает большое путешествие через горы, а еще один — через побережье. Все они отправляются и прибывают на одни и те же станции, но совершают разные поездки, и поэтому, хотя они отправляются в одно и то же время, они прибудут в разное время.
Итак, полученные изображения показывают одну и ту же сверхновую, которая взорвалась в один определенный момент времени, но каждое изображение прошло свой путь. Наблюдая за приближением к Земле каждого появления сверхновой — одно из которых произошло в 2015 году, после того, как взрывающаяся звезда уже была замечена, — ученые смогли измерить время их прохождения и, следовательно, насколько выросла Вселенная, пока изображение находилось в пути.
Это дало другое уникальное измерение роста Вселенной. Это измерение ближе к измерению космического микроволнового фона, а не к измерению близлежащих Цефеид и сверхновых. Однако, исходя из его местоположения, оно должно быть ближе к измерениям Цефеид и сверхновых.
Хотя это вовсе не разрешает спор, это дает нам еще один ключ к разгадке. Это может быть проблема со значением сверхновой, или с нашим пониманием скоплений галактик и моделей, или с чем-то совершенно другим.