Астрономы уже почти столетие знают, что Вселенная расширяется. Чем дальше галактики находятся друг от друга, тем быстрее они движутся. Скорость, с которой они движутся в зависимости от расстояния до Земли, определяется как постоянная Хаббла. Измерение этой величины было одной из главных задач телескопа.
Для измерения постоянной Хаббла астрономы анализируют расстояния до различных типов объектов, яркость которых хорошо известна. Для изучения относительно близких объектов астрономы полагаются на Цефеиды. Это класс звезд, которые пульсируют по предсказуемой схеме. Для больших расстояний используется свет от сверхновых типа Ia — космических взрывов белых карликов с четко определенной максимальной яркостью.
Более точная константа
За последние несколько десятилетий измерения этих объектов позволили астрономам рассчитать постоянную Хаббла на уровне около 70 км в секунду на мегапарсек (/с/Мпк). Обратите внимание, что галактика в одном мегапарсеке (около 3,3 миллиона световых лет) от Земли будет удаляться со скоростью около 70 км в секунду, и эта скорость увеличивается на 70 км/с с каждым мегапарсеком.
Однако в последние годы команды использовали другие методы, чтобы попытаться уточнить эту оценку, и результаты сильно различались. Для этой новой работы команда НАСА собрала и проанализировала самый полный каталог этих объектов на сегодняшний день (цефеиды и сверхновые типа Ia), чтобы сделать наиболее точное измерение этой константы. Все эти объекты, изолированные в сорока двух галактиках, были получены Хабблом за последние тридцать лет.
Из этой работы постоянная Хаббла, которую вычислила команда, составила 73 км/с/Мпк, плюс-минус 1 км/с/Мпк. Это снижает погрешность всего до 1,4%, что является более точным, чем другие измерения. Это новое уточнение может помочь астрономам улучшить космологические модели, позволяя лучше определить ее возраст или будущую судьбу.
Большой пробел, который вызывает вопросы
Тем не менее главная загадка остается. Было предсказано, что скорость расширения Вселенной будет медленнее, чем Хаббл видит на самом деле. Объединив Стандартную космологическую модель Вселенной и измерения, проведенные миссией Европейского космического агентства «Планк» (которая наблюдала фоновое излучение, оставшееся после Большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад), астрономы предсказывают более низкое значение постоянной Хаббла: 67,5 км/с/Мпк.
По словам исследователей, учитывая большой размер выборки Хаббла, существует лишь один шанс на миллион, что астрономы ошибаются в новой оценке. Однако измерения Стандартной модели космологии также очень надежны. Астрономы все еще не могут объяснить разницу между темпами расширения локальной Вселенной и ранней Вселенной, но ответ может быть связан с новой физикой.
Ответ на эту загадку может дать телескоп Джеймса Уэбба, который расширит работу Хаббла, выделив космические маркеры на больших расстояниях или с более высоким разрешением.