Новый анализ данных Уэбба показывает, что «напряжения Хаббла» может и не быть

О Вселенной уже известно достаточно много, но астрономы до сих пор спорят о том, насколько быстро она расширяется. Фактически, за последние годы два основных способа измерения этого числа, известного как «постоянная Хаббла», дали разные ответы, что заставило некоторых задуматься, а не хватает ли чего-то в модели того, как работает Вселенная.

Но новые измерения, полученные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, похоже, позволяют предположить, что конфликта, также известного как «напряжение Хаббла», может и не быть.

В статье, представленной в The Astrophysical Journal, которая в настоящее время доступна на сервере препринтов arXiv, космолог Чикагского университета Венди Фридман и ее коллеги проанализировали новые данные, полученные космическим телескопом Джеймс Уэбб. Они измерили расстояние до 10 близлежащих галактик и оценили значение скорости расширения Вселенной.

Их измерение, 70 километров в секунду на мегапарсек, перекрывает другой основной метод определения постоянной Хаббла.

«Основываясь на новых данных JWST и используя три независимых метода, мы не находим убедительных доказательств напряженности Хаббла», — сказала Венди Фридман, известный астроном и профессор астрономии и астрофизики Университета Джона и Мэрион Салливан в Чикагском университете. «Напротив, похоже, что наша стандартная космологическая модель, объясняющая эволюцию Вселенной, работает».

Напряжение Хаббла

Ученые узнали, что Вселенная расширяется, когда Эдвин Хаббл провел измерения звезд, которые показали, что самые далекие галактики удаляются от Земли быстрее, чем ближайшие галактики. Но оказалось на удивление сложно определить точную цифру того, насколько быстро Вселенная расширяется в настоящее время.

Это число, известное как постоянная Хаббла, важно для понимания предыстории Вселенной. Это ключевая часть нашей модели того, как Вселенная развивается с течением времени.

«Подтверждение реальности постоянного напряжения Хаббла будет иметь значительные последствия как для фундаментальной физики, так и для современной космологии», — объяснила Венди Фридман. Учитывая важность, а также сложность проведения этих измерений, ученые проверяют их различными методами, чтобы убедиться в их максимальной точности.

Один из основных подходов предполагает изучение остаточного света от последствий Большого взрыва, известного как космический микроволновый фон. На данный момент лучшая оценка постоянной Хаббла с помощью этого очень точного метода составляет 67,4 километра в секунду на мегапарсек.

Второй основной метод, на котором специализируется Венди Фридман, — это непосредственное измерение расширения галактик в нашем локальном космическом окружении с использованием звезд, яркость которых известна. Подобно тому, как огни автомобилей кажутся тусклыми, когда они находятся далеко, так и на все большем и большем расстоянии звезды кажутся все тусклее и тусклее. Измерение расстояний и скорости, с которой галактики удаляются от нас, позволяет узнать, насколько быстро расширяется Вселенная.

В прошлом измерения с помощью этого метода давали более высокое значение постоянной Хаббла — ближе к 74 километрам в секунду на мегапарсек.

Эта разница настолько велика, что некоторые ученые предполагают, что в нашей стандартной модели эволюции Вселенной может не хватать чего-то существенного. Например, поскольку один метод рассматривает самые ранние дни существования Вселенной, а другой — текущую эпоху, возможно, со временем во Вселенной что-то изменилось. Это очевидное несоответствие стало известно как «напряжение Хаббла». (или Напряженность Хаббла).

Теперь астрономы использовали космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) для измерения десяти близлежащих галактик, что послужило основой для измерения скорости расширения Вселенной.

Для перекрестной проверки своих результатов они использовали три независимых метода. В первом используется тип звезды, известный как переменная звезда цефеида, яркость которой предсказуемо меняется с течением времени. Второй метод известен как «Наконечник ветки красных гигантов» и использует тот факт, что звезды малой массы достигают фиксированного верхнего предела своей яркости.

Третий, новейший метод использует тип звезд, называемый углеродными звездами, которые имеют одинаковые цвета и яркость в ближнем инфракрасном спектре света. Новый анализ является первым, в котором используются все три метода одновременно в пределах одной и той же галактики.

В каждом случае значения находились в пределах погрешности для значения, полученного методом космического микроволнового фона, равного 67,4 километра в секунду на мегапарсек.

«Для нас получение хорошего согласия от трех совершенно разных типов звезд является убедительным показателем того, что мы на правильном пути», — сказала Венди Фридман.

«Будущие наблюдения с помощью JWST будут иметь решающее значение для подтверждения или опровержения напряженности Хаббла и оценки последствий для космологии», — говорит соавтор исследования Барри Мадор.