Новое измерение постоянной Хаббла или кризис в космологии

Группа астрономов во главе с учеными из Калифорнийского университета получила новые данные, которые предполагают, что вселенная расширяется быстрее, чем прогнозировалось.

Исследование идет по пятам горячих споров о том, насколько быстро расширяется вселенная; измерения до сих пор отличаются друг от друга.

В новом измерении постоянной Хаббла, или скорости расширения вселенной, был применен новый метод. Ученые использовали космический телескоп Хаббла (HST) в сочетании с системой адаптивной оптики (AO) телескопа Keck для наблюдения трех систем с гравитационной линзой. Это первый случай использования наземной технологии AO для получения постоянной Хаббла.

Чтобы исключить любую предвзятость, ученые провели слепой анализ; во время обработки данных они держали окончательный ответ скрытым даже от самих себя, пока не убедились, что обратились к как можно большему количеству возможных источников ошибок. Это помешало им внести какие-либо корректировки, чтобы получить «правильное» значение, избегая смещения подтверждения.

«Когда мы думали, что мы позаботились обо всех возможных проблемах с анализом, мы разблокировали ответ с правилом, что мы должны публиковать любую ценность, которую мы находим, даже если это безумие. Это всегда напряженный и волнующий момент», — говорит ведущий автор работы Джефф Чен, аспирант физического факультета Калифорнийского университета в Дэвисе.

Разблокирование показало значение, которое согласуется с измерениями постоянной Хаббла, полученными из наблюдений «местных» объектов, близких к Земле, таких как близлежащие сверхновые типа Ia или гравитационно-линзовые системы; ученые использовали последние объекты в своем слепом анализе.

Совокупный результат только для АО для трех гравитационных линз показал, что H0 = 75,6 + 3,2-3,3 км-1 Мпк. Совокупный результат анализа AO + HST для трех гравитационных линз H0 = 76,8 + 2,6-2,6 км — 1Мпк. Постоянная Хаббла обычно выражается в км/с на мегапарсек.

Полученные результаты дополняют растущее свидетельство того, что существует проблема со стандартной моделью космологии, которая показывает, что вселенная расширялась очень быстро в начале своей истории, затем расширение замедлилось из-за гравитационного притяжения темной материи, а теперь расширение снова ускоряется из-за темной энергии —  таинственной силы.

Эта модель истории расширения Вселенной собрана с использованием традиционных измерений постоянной Хаббла, которые взяты из «отдаленных» наблюдений космического микроволнового фона — остатка от Большого взрыва, когда Вселенная родилась 13,8 миллиардов лет назад.

В последнее время многие группы ученых начали использовать различные методы и изучать различные части вселенной для получения постоянной Хаббла и обнаружили, что значения, полученные из «локальных» и «отдаленных» наблюдений, не совпадают.

«В этом заключается кризис в космологии. Хотя постоянная Хаббла постоянна везде в пространстве в данный момент времени, она не постоянна во времени. Поэтому, когда мы сравниваем константы Хаббла, полученные из различных методов, мы сравниваем раннюю вселенную (используя отдаленные наблюдения) с поздней, ​​более современной частью вселенной (используя локальные, близлежащие наблюдения)» — говорят исследователи.

Это говорит о том, что либо существует проблема с измерениями микроволнового фона, что, по мнению команды ученых, маловероятно, либо необходимо каким-то образом изменить стандартную модель космологии, используя новую физику для исправления несоответствия.

Geoff C-F Chen et al. A SHARP view of H0LiCOW: H0 from three time-delay gravitational lens systems with adaptive optics imaging, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2019). DOI: 10.1093/mnras/stz2547