«Напряженность Хаббла» подтверждено телескопом Джеймсом Уэббом
Новые данные, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), подтвердили, что расхождение в измерениях скорости расширения Вселенной не является следствием погрешностей в измерениях, ранее выполненных телескопом «Хаббл». Другими словами, новые наблюдения подтверждают наличие знаменитой «напряженности Хаббла», свидетельствующей о серьезном пробеле в нашем понимании Вселенной. Исследователи предполагают, что для заполнения этого пробела может потребоваться новый компонент в наших теоретических моделях.
Скорость расширения Вселенной измеряется постоянной Хаббла. Хотя она практически не влияет на локальные масштабы (наша Солнечная система и Млечный Путь), она является ключевым показателем эволюции Вселенной в больших масштабах и с момента Большого взрыва, в частности, показывает, как галактики удаляются друг от друга. Если привести аналогию с выпечкой хлеба с кишмишем, то это можно сравнить с тем, как изюм удаляется друг от друга по мере разбухания теста.
Хаббловское напряжение означает большую разницу между предсказанными и измеренными значениями одноименной константы. Значения, полученные в результате космических наблюдений, превышают значения, рассчитанные в рамках Стандартной модели космологии, также известной как модель холодной темной материи Лямбда (Лямбда-CDM) - общепринятой основы для объяснения того, как устроена Вселенная. В то время как наблюдения показывают, что значение постоянной Хаббла составляет от 70 до 76 километров в секунду на мегапарсек (км/с/Мпк), теоретические предсказания указывают на значение 67-68 км/с/Мпк, что дает расхождение в 5-6 км/с/Мпк.
Было высказано предположение, что это расхождение может быть вызвано погрешностями в измерениях телескопов. Однако многие астрономы, в том числе команда Университета Джона Хопкинса, считают, что это расхождение слишком велико, чтобы объяснить его только погрешностями измерений. На самом деле, один мегапарсек эквивалентен 3,26 миллиона световых лет, что говорит о том, что хаббловское растяжение представляет собой значительное несоответствие в нашем понимании Вселенной.
Новое исследование, проведенное Университетом Джона Хопкинса, подтверждает эту гипотезу, подтверждая измерения Хаббла измерениями высокого разрешения с помощью JWST. «Несоответствие между наблюдаемой скоростью расширения Вселенной и предсказаниями Стандартной модели говорит о том, что наше понимание Вселенной может быть неполным», — объясняет Адам Рисс, ведущий автор исследования, в университетском блоге. Рисс получил Нобелевскую премию по физике в 2011 году за свою работу о темной энергии — гипотетической силе, ответственной за расширение Вселенной.
Аналогичные значения постоянной Хаббла (измеренные с помощью двух разных телескопов)
Для проведения своего исследования, подробно описанного в Astrophysical Journal, команда Рисса использовала самую большую выборку данных, собранных JWST за первые два года его работы. Эти данные были получены двумя независимыми рабочими группами, целью которых было уточнение постоянной Хаббла. В результате объединения данных были получены самые точные на сегодняшний день измерения космического расстояния по переменным Цефеидам (звездам, светимость которых меняется в соответствии с четко определенным периодом и которые используются в качестве опорных маяков для измерения космического расстояния).
Более конкретно, для измерения расстояния между галактиками, в которых произошли сверхновые (отличные индикаторы возраста и расстояния) и скорости их удаления друг от друга, были использованы 3 различных метода: переменные Цефеиды, звезды с высоким содержанием углерода и самые яркие красные гиганты в тех же галактиках. «Данные “Уебба” впервые позволяют увидеть Вселенную в высоком разрешении и улучшить соотношение сигнал/шум измерений», — объясняет Сиян Ли, соавтор исследования.
Затем эти данные сравнили с третьей частью выборки галактик, наблюдаемых космическим телескопом «Хаббл», взяв за точку отсчета расстояние до галактики NGC 4258, расположенной на расстоянии 23 миллионов световых лет в созвездии Гончих. Перекрестное сопоставление данных позволило не только получить самые точные на сегодняшний день локальные измерения космического расстояния, но и подтвердить точность измерений Хаббла.
Результаты наблюдений (и измерений) двух телескопов практически идентичны, что исключает гипотезу о том, что натяжение Хаббла можно объяснить погрешностями в измерениях одноименного телескопа. В частности, данные JWST показали постоянную величину 72,6 км/с/Мпк, в то время как данные «Хаббла» для тех же галактик показали значение 72,8 км/с/Мпк.
«Теперь, когда два флагманских телескопа НАСА подтвердили свои открытия, мы должны отнестись к этой проблеме [напряженности Хаббла] очень серьезно: это вызов, но также и невероятная возможность узнать больше о нашей Вселенной», — говорит Рисс.
Исследователи считают, что напряженность Хаббла может быть вызвана пока неизвестным компонентом, который необходимо добавить в нашу стандартную теоретическую модель, чтобы разрешить ее. Таким образом, разрешение этой проблемы может заполнить другие пробелы в модели Lambda-CDM, такие как природа темной энергии и материи.
«Одно из возможных объяснений хаббловского противоречия заключается в том, что в нашем понимании ранней Вселенной чего-то не хватает, например, нового компонента материи — примитивной темной энергии, — который придал Вселенной неожиданный импульс после Большого взрыва», — предполагает Марк Камионковски, космолог из Университета Джона Хопкинса, не принимавший участия в новом исследовании. Он также упоминает другие возможности, такие как экзотические частицы, изменение массы электронов, первобытные магнитные поля и так далее.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/napryazhennost-habbla-podtverzhdeno-teleskopom-dzhejmsom-uebbom/