Исследование: Противоречивые значения постоянной Хаббла вызваны не ошибкой измерения

Астрономы произвели новые измерения планеты Хаббл зафиксированЭто мера того, насколько быстро расширяется Вселенная, путем объединения данных космического телескопа Хаббл и космического телескопа Джеймса Уэбба. Их результаты подтвердили точность предыдущих измерений Хабблом значения постоянной, согласно их результатам. Недавняя статья Оно было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters, вследствие чего возникло давнее расхождение в значениях, полученных различными методами наблюдения, известное как «тензор Хаббла».

Было время, когда ученые считали, что Вселенная статична, но ситуация изменилась с появлением общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Александр Фридман опубликовал в 1922 году набор уравнений, показывающий, что Вселенная действительно может расширяться, а Жорж Леметр позже сделал независимый вывод и пришел к тому же выводу. Эдвин Хаббл подтвердил это расширение данными наблюдений в 1929 году. До этого Эйнштейн пытался изменить общую теорию относительности, добавив космологическую константу, чтобы получить из своей теории фиксированную Вселенную; После открытия Хаббла Легенда гласитОн назвал эту попытку своей самой большой ошибкой.

Как упоминалось ранее, постоянная Хаббла — это мера расширения Вселенной, выраженная в километрах в секунду на мегапарсек. Следовательно, каждую секунду, каждый миллион парсеков Вселенная расширяется на определенное количество километров. По-другому можно подумать об этом с точки зрения относительно стационарного объекта, находящегося на расстоянии миллиона парсеков: каждую секунду он становится на несколько километров дальше.

Сколько километров? Вот в чем проблема. Ученые используют три способа измерения постоянной Хаббла: наблюдение за близлежащими объектами, чтобы увидеть, как быстро они движутся, гравитационные волны, возникающие в результате сталкивающихся черных дыр или нейтронных звезд, и измерение крошечных аберраций в послесвечении Большого взрыва, известных как космические. микроволновый фон (CMB). Однако разные подходы нашли разные значения. Например, отслеживание далеких сверхновых дало значение 73 километра в секунду Мпк, а измерения реликтового излучения с помощью спутника Планк дали значение 67 километров в секунду Мпк.

Только в прошлом году исследователи провели третье независимое измерение расширения Вселенной, отслеживая поведение гравитационно-линзированной сверхновой, где искажение пространства-времени, вызванное массивным объектом, действует как линза, увеличивающая фоновый объект. Наилучшее соответствие между этими моделями оказалось чуть ниже постоянной Хаббла, полученной с помощью CMB, с разницей в пределах статистической ошибки. Значения, более близкие к значениям, полученным на основе других измерений сверхновых, значительно лучше соответствовали данным. Этот метод новый, с большой долей неопределенности, но он предоставил независимый способ получения постоянной Хаббла.

«Мы измерили его, используя информацию о космическом микроволновом фоне, и получили единственное значение», — написал редактор Ars Science Джон Тиммер. «Мы измерили его, используя кажущееся расстояние до объектов в нынешней Вселенной, и получили значение, которое отличалось примерно на 10 процентов. Насколько можно судить, в обоих измерениях нет ничего плохого, и не существует четкого способа его измерения». » Заставьте их согласиться». Одна из гипотез заключается в том, что ранняя Вселенная на короткое время испытала своего рода «удар» отталкивающей гравитации (сродни идее темной энергии), который затем загадочным образом остановился и исчез. Но она остается спекулятивной, хотя и интересной. , идея для физиков.

Последнее измерение зависит от Подтверждено в прошлом году Судя по данным Уэбба, измерения Хабблом скорости расширения были точными, по крайней мере, для первых нескольких ступенек шкалы космических расстояний. Но все еще существует вероятность еще необнаруженных ошибок, которые позволят заглянуть глубже (и, следовательно, назад во времени) во Вселенную, особенно для измерения яркости далеких звезд.

Поэтому новая команда провела дополнительные наблюдения переменных звезд цефеид — в общей сложности 1000 звезд в пяти родительских галактиках на расстоянии до 130 миллионов световых лет — и связала их с данными Хаббла. Телескоп Уэбба способен видеть за пределами межзвездной пыли, из-за которой изображения этих звезд, полученные Хабблом, стали более размытыми и перекрывающимися, поэтому астрономы могут легко различать отдельные звезды.

Результаты также подтвердили точность данных Хаббла. «Теперь мы охватили весь спектр того, что наблюдал Хаббл, и можем с очень высокой уверенностью исключить ошибку измерения как причину джиттера Хаббла». сказал соавтор и руководитель группы Адам Рис, физик из Университета Джонса Хопкинса. «Объединение Уэбба и Хаббла дает нам лучшее из обоих миров. Мы обнаруживаем, что измерения Хаббла остаются надежными по мере того, как мы поднимаемся дальше по лестнице космических расстояний. После устранения ошибок измерений остается реальная и захватывающая возможность того, что мы неправильно поняли Вселенную». »

Письма Астрофизического журнала, 2024 г. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (О цифровых удостоверениях личности).