Современная космология переживает удивительный период, который ученые часто называют «золотым веком» открытий. Однако чем больше мы узнаем о Вселенной, тем чаще сталкиваемся с загадками, ставящими в тупик даже самых блестящих теоретиков. Одной из самых горячих точек на карте современной науки является так называемое «напряжение Хаббла» (Hubble tension). Суть этой проблемы проста и драматична одновременно: два самых точных метода измерения скорости расширения Вселенной (постоянной Хаббла) упорно дают разные результаты. Словно Вселенная раскололась на две реальности — раннюю и современную, и они никак не хотят сходиться в цифрах.
Одни астрофизики, используя наблюдения за космическим микроволновым фоном, эхом Большого взрыва, утверждают, что Вселенная расширяется с одной скоростью. Другие, глядя на переменные звезды цефеиды и сверхновые в «местной» Вселенной, получают другое, более высокое значение. Долгое время спор шел вокруг самой скорости расширения, но международная группа исследователей из Болонского университета и Потсдамского института астрофизики имени Лейбница (AIP) предложила элегантный обходной маневр. Они решили не измерять скорость, а просто проверить возраст. Ведь если Вселенная расширяется быстрее, она должна быть моложе, и наоборот. Так появилась идея использовать самые надежные космические часы из возможных — древнейшие звезды нашей галактики.
В рамках новаторского исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics, ученые объединили усилия двух, казалось бы, далеких дисциплин: космологии, изучающей Вселенную в целом, и звездной археологии, которая умеет «раскапывать» прошлое по окаменелостям — звездным поколениям Млечного Пути. Благодаря революционным данным космической миссии Gaia Европейского космического агентства, наша Галактика превратилась в гигантскую лабораторию для точных измерений. Третий релиз данных Gaia предоставил астрономам невероятно точные сведения о положениях, расстояниях и яркости миллионов звезд, что позволило с беспрецедентной четкостью определить их физические характеристики.
Используя эти знания, команда ученых применила сложный алгоритм StarHorse, своего рода машину времени, которая по наблюдаемым параметрам звезды способна вычислить ее возраст. Но исследователи пошли по пути строжайшего отбора: из более чем 200 тысяч звезд они выбрали лишь сотню самых надежных кандидатов. Это были не просто старые звезды, а настоящие патриархи галактики, возраст которых можно было определить с минимальной погрешностью. Основное внимание уделялось не количеству, а качеству, чтобы исключить любые сомнения в чистоте эксперимента.
Результат этого кропотливого «звездного переписывания» оказался поразительным. Наиболее вероятный возраст самых старых обитателей Млечного Пути составил около 13,6 миллиарда лет. Эта цифра стала своеобразным судьей в космологическом споре. Если бы права была «школа локальных измерений» с ее более высокой скоростью расширения, Вселенная должна была бы быть заметно моложе — около 13 миллиардов лет.
Это сделало бы ее моложе собственных звезд, что физически невозможно. Возраст звезд в 13,6 миллиарда лет, напротив, идеально вписывается в картину, рисуемую наблюдениями за реликтовым излучением, которое предсказывает возраст Вселенной близкий к 14 миллиардам лет. Таким образом, звездные часы идут в унисон с ранней Вселенной, отдавая предпочтение именно этой модели.
Елена Томасетти из Болонского университета, первый автор исследования, подчеркивает, что этот проект стал прекрасным примером того, как на стыке разных научных областей рождаются новые прорывные идеи. Измерение возраста звезд — задача колоссальной сложности, но современные данные позволяют достичь статистически значимой точности, о которой раньше можно было только мечтать. Ее коллега Кристина Кьяппини из AIP добавляет, что Млечный Путь с помощью Gaia окончательно утвердился в роли главной космологической лаборатории ближнего поля. Следующим шагом станет запуск новых миссий, подобных концепту HAYDN, которые позволят закрепить галактическую шкалу времени с еще большей уверенностью.
Хотя ученые признают, что полученные 13,6 миллиарда лет пока нельзя считать окончательным вердиктом из за сохраняющихся погрешностей, это исследование открывает новую и крайне важную «линию фронта» в борьбе с «хаббловским напряжением». Оно доказывает, что ответ на фундаментальные вопросы о возрасте и скорости расширения Вселенной может быть записан не только в далеком космическом фоне, но и в буквальном смысле находится у нас под боком, в древних, тусклых звездах, рассыпанных по нашему галактическому дому.