Новый анализ данных Webb измеряет скорость расширения Вселенной и показывает, что «хаббловского натяжения» может и не быть

Но новые измерения, проведенные мощным космическим телескопом Джеймса Уэбба, похоже, указывают на то, что конфликта, известного также как «напряжение Хаббла», может и не быть.

В статье, представленной в журнале The Astrophysical Journal и в настоящее время доступной на сервере препринтов arXiv, космолог Венди Фридман из Чикагского университета и ее коллеги проанализировали новые данные, полученные мощным космическим телескопом НАСА «Джеймс Вебб». Они измерили расстояние до 10 близлежащих галактик и получили новое значение скорости, с которой Вселенная расширяется в настоящее время.

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 существования натяжения Хаббла», — сказал Фридман, известный астроном и профессор астрономии и астрофизики Университета Чикаго Джон и Марион Салливан. «Напротив, похоже, что наша стандартная космологическая модель, объясняющая эволюцию Вселенной, держится на плаву».

Напряжение Хаббла?

Мы знаем, что Вселенная расширяется с течением времени, с 1929 года, когда выпускник Университета Чикаго Эдвин Хаббл (SB 1910, Ph.D. 1917) провел измерения звезд, которые показали, что самые удаленные галактики удаляются от Земли быстрее, чем близкие галактики. Однако оказалось удивительно сложно определить точное число, характеризующее скорость расширения Вселенной в настоящее время.

Это число, известное как постоянная Хаббла, очень важно для понимания истории Вселенной. Оно является ключевой частью нашей модели эволюции Вселенной с течением времени.

«Подтверждение реальности напряженности постоянной Хаббла будет иметь значительные последствия как для фундаментальной физики, так и для современной космологии», — пояснил Фридман.

Учитывая важность и одновременно сложность проведения таких измерений, ученые проверяют их различными методами, чтобы убедиться в их максимальной точности.

Один из основных методов заключается в изучении остаточного света после Большого взрыва, известного как космический микроволновый фон. В настоящее время наилучшая оценка постоянной Хаббла с помощью этого метода, который является очень точным, составляет 67,4 километра в секунду на мегапарсек, стоматология взрослая волгоград.

Второй основной метод, на котором специализируется Фридман, заключается в непосредственном измерении расширения галактик в нашем местном космическом районе с помощью звезд, яркость которых известна. Подобно тому, как автомобильные фары выглядят тусклее, когда они далеко, на все больших и больших расстояниях звезды кажутся все тусклее и тусклее. Измерение расстояний и скорости, с которой галактики удаляются от нас, позволяет определить скорость расширения Вселенной.

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

Эта разница достаточно велика, чтобы некоторые ученые предположили, что в нашей стандартной модели эволюции Вселенной не хватает чего-то существенного. Например, поскольку один метод рассматривает самые ранние дни существования Вселенной, а другой — текущую эпоху, возможно, во Вселенной со временем изменилось что-то значительное. Это очевидное несоответствие стало известно как «напряжение Хаббла».

Уэбб вступает в игру

Космический телескоп Джеймса Уэбба, или JWST, предлагает человечеству новый мощный инструмент для наблюдения за дальним космосом. Запущенный в 2021 году, преемник телескопа «Хаббл» уже сделал потрясающе четкие снимки, выявил новые аспекты далеких миров и собрал беспрецедентные данные, открывающие новые окна во Вселенную.

Фридман и ее коллеги использовали телескоп, чтобы провести измерения десяти близлежащих галактик, которые служат основой для измерения скорости расширения Вселенной.

Для перекрестной проверки результатов они использовали три независимых метода. Первый использует тип звезды, известный как переменная звезда Цефеиды, яркость которой предсказуемо меняется с течением времени. Второй метод известен как «Вершина ветви красного гиганта» и использует тот факт, что звезды малой массы достигают фиксированного верхнего предела своей яркости.

Третий, самый новый, метод использует тип звезд, называемых углеродными звездами, которые имеют постоянный цвет и яркость в ближнем инфракрасном спектре света. Новый анализ — первый, в котором одновременно используются все три метода в одних и тех же галактиках.

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

«Получение хорошего согласия по трем совершенно разным типам звезд для нас является сильным показателем того, что мы на правильном пути», — сказал Фридман.

«Будущие наблюдения с помощью JWST будут иметь решающее значение для подтверждения или опровержения натяжения Хаббла и оценки последствий для космологии», — сказал соавтор исследования Барри Мадор из Института науки Карнеги и приглашенный преподаватель Чикагского университета.