Новый метод снижает напряжение Хаббла и ставит под сомнение роль темной материи

Международная группа ученых обнаружила, что локальная Вселенная расширяется медленнее, чем считалось ранее. Анализируя движение галактик в группах Центавра А и M81 с помощью нового метода, исследователи получили значение постоянной Хаббла близкое к 64 км/с/Мпк. Это исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, не только сближает противоречащие друг другу данные ранней и поздней Вселенной, но и ставит под сомнение необходимость большого количества темной материи в этих структурах.

В центре современной космологии уже много лет находится серьезное противоречие, известное как «напряжение Хаббла». Оно заключается в несоответствии скорости расширения Вселенной, измеренной по реликтовому излучению (ранняя Вселенная, значение 68 км/с/Мпк), и скорости, полученной при наблюдении за сверхновыми в удаленных галактиках (поздняя локальная Вселенная, значение 73 км/с/Мпк). Этот разрыв в 5-6 единиц ставит под сомнение фундаментальные основы физики и требует либо пересмотра космологической модели, либо обнаружения систематических ошибок в методах измерений.

Новые исследования, проведенные под руководством Дэвида Бенисти из AIP и его коллег, предлагают взглянуть на эту проблему под необычным углом. Вместо использования стандартных свеч (сверхновых типа Ia) ученые применили метод, анализирующий динамику галактик внутри гравитационно связанных групп. Они изучили два близлежащих скопления: группу Центавра А и группу M81.

Эти системы уникальны тем, что находятся достаточно близко, чтобы можно было точно измерить движения входящих в них галактик. Баланс между гравитационным притяжением, удерживающим группу вместе, и космическим расширением, стремящимся разорвать ее, позволяет одновременно вычислить как массу группы, так и локальное значение постоянной Хаббла.

Результаты оказались неожиданными. Для группы Центавра А ученые выяснили, что она представляет собой не просто скопление вокруг доминирующей галактики Центавр А, а скорее двойную систему вместе с галактикой M83. Анализ этой структуры дал значение постоянной Хаббла около 64 км/с/Мпк. Аналогичные данные были получены и для группы M81, где исследователи также изучили сложную динамику и ориентацию галактик в пространстве. Как отмечается в работе, движения галактик в обеих группах одинаково хорошо описываются взаимодействием гравитационного притяжения галактик и космического притяжения.

Полученное значение, близкое к 64 км/с/Мпк, значительно ниже, чем измеренное по сверхновым (73), и даже чуть ниже значения, полученного по реликтовому излучению (68). Это приводит к неожиданному выводу: возможно, часть напряжения связана не с неизвестными свойствами Вселенной, а с тем, что разные методы «смотрят» на разные структуры.

Более того, наблюдения показали, что динамика галактик в этих группах не требует обязательного наличия массивного гало из темной материи, которое предсказывается компьютерными симуляциями. Ученые обнаружили, что массы ярких галактик почти полностью объясняют общую массу групп, что противоречит стандартным представлениям о доминировании темной материи в таких структурах.

Главный итог работы заключается в том, что анализ локального потока галактик в группах Центавра А и M81 дает значительно более низкое значение постоянной Хаббла (около 64 км/с/Мпк), что сглаживает остроту «хаббловского напряжения» между ранней и поздней Вселенной.

Исследование также предполагает, что для объяснения движения галактик в этих группах может требоваться меньше темной материи, чем считалось ранее, что указывает на необходимость пересмотра наших представлений о структуре и эволюции галактик в локальной Вселенной. В перспективе этот метод будет применен к большему объему данных, что позволит получить более точные оценки как скорости расширения, так и количества темной материи.

Данная работа выполнена Дэвидом Бенисти (AIP Potsdam) в сотрудничестве с Дженни Вагнер (Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics, and University of Helsinki), Адрианом Фошером (École Polytechnique), Дэвидом Мота (Университет Осло) и Игорем Караченцевым (астрофизическая обсерватория Российской академии наук).

Присоединяйтесь к нам в соцсетях