Учёные опробовали новый способ измерения постоянной Хаббла. Напомним, что эта величина определяет скорость расширения Вселенной. Этот метод, возможно, поможет астрономам найти ключи к давней тайне, связанной с устройством космоса.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society группой во главе с Саймоном Биррером (Simon Birrer) из Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе.
Константа Хаббла – один из важнейших параметров строения Вселенной.
"Без точного значения постоянной Хаббла астрономы не могут точно определить размеры удалённых галактик, возраст Вселенной или выяснить историю расширения пространства", – объясняет Биррер.
И вот с точным значением как раз имеется проблема. Два способа определения константы дают два разных ответа.
Технически говоря, постоянная Хаббла связывает красное смещение объекта с расстоянием до него. Поэтому очевидный способ выяснить её значение состоит в том, чтобы измерить две названные величины.
Оценить красное смещение относительно просто, а вот определение расстояний – трудная задача. Получая всё более точные оценки дистанции до галактик, астрономы всё точнее и точнее измеряют постоянную Хаббла. По результатам многочисленных независимых исследований, она равна 73 километрам в секунду на мегапарсек.
Однако этим данным противоречат результаты, полученные исследователями реликтового излучения. По их расчётам, константа Хаббла составляет 67 километров в секунду на мегапарсек.
Разница между двумя значениями намного превышает заявленную погрешность измерений. При этом многочисленные тщательные проверки исключают возможность обычной технической ошибки. Это означает, что мы чего-то не знаем о космосе. Либо результаты измерений одним из методов искажаются неким неизвестным нам фактором, либо в древнейшей Вселенной (к которой относятся данные по реликтовому излучению) постоянная Хаббла отличалась от нынешней.
Вот почему так важно искать новые методы измерения этой константы. Расчёты третьим, четвёртым, а желательно и десятым независимым способом помогут понять, какое число ближе к истине и где искать корень противоречия.
Команда Биррера использовала для определения постоянной Хаббла гравитационное линзирование. Напомним, в чём суть явления. Если между Землёй и наблюдаемым объектом оказывается галактика, её тяготение может искривить лучи света, подобно тому, как это делает линза.
При определённых условиях вместо одного изображения объекта подобное "увеличительное стекло" создаёт два. Этим и воспользовались учёные.
В течение нескольких лет астрономы ежедневно определяли яркость обоих изображений квазара SDSS J1206 + 4332. Этот объект "подмигивает", периодически меняя светимость. Эта переменность видна на обоих его "портретах", но вначале она появляется на одном, а затем на другом. Это связано с тем, что свет от двух изображений достигает Земли за разное время.
Используя эту задержку и опираясь на известные данные о гравитационном поле галактики-линзы, авторы вычислили, какой путь проходит свет от квазара до "увеличительного стекла" и от него до наблюдателя. Это позволило им получить независимую от других методов оценку расстояния до квазара и галактики-линзы. Учитывая эту дистанцию и красные смещения объектов, специалисты вычислили постоянную Хаббла.
Подобный метод ранее использовался лишь для случаев, когда изображение квазара не двойное, а четырёхкратное. "Двойной" вариант опробован впервые. Он извлекает меньше информации из наблюдений одного объекта, но зато удвоенные портреты квазаров встречаются в пять раз чаще, чем учетверённые.
Для большей точности команда также использовала данные по четырёхкратно изображённым квазарам, собранные коллаборацией H0liCOW.
Итоговое значение постоянной Хаббла по рассчётам авторов составляет от 70,2 до 74,6 километров в секунду на мегапарсек (неопределённость связана с погрешностью измерения).
Таким образом, новые данные согласуются с результатами, полученными благодаря классическим методам измерения расстояний, и расходятся с цифрами, основанными на наблюдениях реликтового излучения.
Сейчас команда ищет новые удвоенные изображения квазаров, чтобы накопить больше статистики.