|
Космолинза подтверждает наличие хаббловского натяжения
|
|
|
|
Мы уже давно знаем, что Вселенная расширяется. Первая солидная работа, демонстрирующая космическое расширение, была опубликована Эдвином Хабблом в 1929 году на основе наблюдений, сделанных Весто Слайфером, Милтоном Хьюмасоном и Генриеттой Ливитт.
|
|
|
|
Из-за этого скорость космического расширения известна как постоянная Хаббла, или параметр Хаббла H0. Исходя из этого параметра, вы можете рассчитать такие вещи, как возраст Вселенной с момента Большого взрыва, поэтому знание значения H0 имеет центральное значение для нашего понимания современной космологии.
|
|
|
|
Ранее измеренное значение параметра Хаббла сильно варьировалось. Первоначальное значение Хаббла составляло порядка 500 (км/с)/Пдк. К 1960-м годам это значение снизилось до 50-90 (км/с)/Пдк, где оно оставалось на протяжении большей части 20-го века. Было трудно получить более точную информацию, поскольку наши методы ее расчета были ограничены.
|
|
|
|
Все они были основаны на "лестнице космических расстояний", которая использует серию наблюдений для расчета все больших космических расстояний, каждое из которых основывается на предыдущем методе. Но за последние несколько десятилетий мы неплохо в этом преуспели, и значение Хаббла, казалось, установилось на отметке около 70 (км/с)/Пдк. После этого все стало становиться... проблематичным.
|
|
|
|
|
|
|
С помощью таких спутников, как WMAP и Planck, мы начали получать карты космического микроволнового фона с высоким разрешением. На основе колебаний этого фона у нас появился новый способ измерения H0 и получения значения 67-68 (км/с)/Пдк. В то же время, наблюдения за удаленными сверхновыми и космическая шкала расстояний указывают на значение 73-75 (км/с)/Мпк.
|
|
|
|
Оба метода достаточно точны, и все же они полностью расходятся во мнениях. Это противоречие теперь известно как проблема напряженности Хаббла, и это самая неприятная загадка в космологии.
|
|
|
|
Мы не уверены, что именно вызывает напряженность в наблюдениях Хаббла. Это может означать, что один или несколько наших методов наблюдения в корне ошибочны, или же это может означать, что в темной энергии и космическом расширении есть что-то, чего мы на самом деле не понимаем.
|
|
|
|
Но астрономы в целом согласны с тем, что одним из способов решения этой загадки является поиск способов измерения H0, которые не зависят ни от космического фона, ни от космической шкалы расстояний. Один из таких методов включает гравитационное линзирование.
|
|
|
|
Гравитационное линзирование возникает из-за того, что гравитация искривляет пространство, а это означает, что путь света может быть отклонен из-за наличия большой массы. Так, например, если с нашей точки зрения отдаленная галактика оказывается позади более близкой, мы видим искаженный гравитацией вид удаленной галактики или даже несколько изображений галактики.
|
|
|
|
Интересная особенность эффекта множественного изображения заключается в том, что свет от каждого изображения проходит разный путь вокруг ближайшей галактики, удаляясь от нее на разное расстояние. Поскольку скорость света конечна, это означает, что каждое изображение дает нам представление о галактике в разные периоды истории.
|
|
|
|
Для галактик это не имеет большого значения, но для сверхновых это означает, что гравитационное линзирование может позволить нам наблюдать одну и ту же сверхновую несколько раз. Вычисляя траекторию каждого изображения сверхновой, мы можем определить относительное расстояние до каждого из них, а по времени появления каждого изображения мы можем определить фактическое расстояние. Это дает нам измерение, не зависящее от космической шкалы расстояний, что дает нам новый способ измерения параметра Хаббла.
|
|
|
|
Этот метод использовался пару раз, но погрешности в их хаббловских значениях были недостаточно малы, чтобы учесть напряженность Хаббла. Однако новое исследование, в котором использовался этот метод, является достаточно точным. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Исследование основано на JWST-снимках сверхновой типа Ia, названной SN H0pe. Это одна из самых удаленных сверхновых, когда-либо наблюдавшихся, и благодаря менее удаленному скоплению галактик G165 команда ученых сделала три линзовых снимка SN H0pe. С учетом времени, наблюдаемой яркости и рассчитанных траекторий, команда вычислила, что H0 составляет 70-83 (км/с)/Мпк. Это все еще имеет более высокую неопределенность, чем другие методы, но согласуется с обычным методом ступенчатой оценки расстояния. Это также явно противоречит методу определения космического микроволнового фона.
|
|
|
|
Несмотря на H0pe, напряженность в наблюдениях Хаббла вполне реальна. Во всяком случае, этот новый результат делает проблему еще более сложной. В космическом расширении есть что-то, чего мы не понимаем, и теперь ясно, что более качественные наблюдения сами по себе не помогут решить эту загадку.
|
|
|
|
Источник
|
