Суть заключается в том, что прямое измерение константы Хаббла очень сложно. Для этого такие астрономы, как Рисс и Фридман, должны сначала найти и откалибровать "стандартные свечи": астрономические объекты, которые имеют хорошо известное расстояние и присущую им яркость. Имея в распоряжении эти значения, они могут сделать вывод о расстояниях до стандартных свечей, которые слабее светятся или дальше находятся. Затем они сравнивают эти расстояния с тем, как быстро движутся объекты, выявляя константу Хаббла.
Рисс и его команда используют пульсирующие звезды, называемые цефеидами, в качестве стандартных свечей. Расстояние до звезд можно измерить параллаксами и другими методами, и они пульсируют с частотой, которая коррелирует с тем, насколько они яркие по своей сути. Это позволяет астрономам измерять относительные расстояния до более слабых цефеидов в более отдаленных галактиках, а также возможность измерять расстояния "сверхновых" в тех же галактиках, которые служат более яркими, хотя и более редкими, стандартными свечами. С их помощью измеряются расстояния до сотен более удаленных сверхновых, чья рецессионная скорость, деленная на расстояние, дает константу Хаббла.
Значение Хаббла команды Рисса, равное 74, стало более убедительным в 2019 году, когда независимое измерение с помощью квазаров дало аналогичный результат 73,3. Измерение, основанное на объектах, называемых мазерами, установило результат в 73,9, а дополнительное независимое квазарное измерение вернуло его на 74,2.
Но Фридман, которая помогла основать метод цефеида, используемый сейчас Риссом, долго беспокоилась о возможных источниках ошибок. Цефеиды меняются с возрастом, что не идеально для стандартных свечей. Цефеиды также имеют тенденцию существовать в плотных звездных областях, что имеет два негативных эффекта: Во-первых, эти области часто заполнены пылью, которая блокирует звездный свет и заставляет объекты выглядеть дальше, чем они есть на самом деле. А во-вторых, скученность может заставить их выглядеть ярче и, следовательно, ближе, чем они есть на самом деле, что потенциально приводит к завышению константы Хаббла. Вот почему Фридман решила использовать верхушку красных гигантских ветвистых звезд.
TRGB - это то, чем звезды, как наше Солнце, становятся незадолго до смерти. Как красные гиганты, они постепенно становятся ярче до тех пор, пока не достигнут характерной пиковой яркости, вызванной внезапным воспламенением гелия в их ядрах. Эти пиковые красные гиганты всегда одинаковы, что делает их хорошими стандартными свечами; более того, как старые звезды, они населяют чистые, редкие окраины галактик, а не пыльные, насыщенные регионы.
Сначала Фридман и её команде пришлось откалибровать звезды TRGB, выяснив, насколько они яркие на известном расстоянии. Только после этого они смогли сравнить яркость (и тем самым вычислить расстояние) TRGB-звезд и сверхновых на большом расстоянии.
Для своих стандартных свечей они выбрали популяцию TRGB-звезд в Большом Магеллановом Облаке, близлежащей галактике, расстояние до которой очень хорошо известно. Большое Магеллановое Облако пыльное, поэтому яркость звезд нельзя наблюдать напрямую. Вместо этого Фридман и ее коллеги измеряли внутреннюю яркость TRGB в двух других, по сути пыльных (но не настолько точно расположенных) местах: галактике под названием IC 1613 и Малом Магеллановом Облаке.
TRGB в этих нетронутых местах похожи на солнце, когда оно высоко в небе. В то время как TRGB в Большом Магеллановом Облаке похожи на солнце рядом с горизонтом, окрашенное в красный цвет и затемненное пылью в атмосфере. (Пыль делает предметы более красноватыми, потому что она преимущественно рассеивает синий свет). Сравнивая цвета звезд в пыльных и чистых местах, исследователи могут сделать вывод о том, сколько пыли в пыльном регионе. Они обнаружили, что в Большом Магеллановом Облаке пыли больше, чем считалось ранее. Это показало, насколько сильно пыль тускнеет в звездах, и насколько они по-настоящему яркие, позволяя использовать звезды в качестве стандартных свечей.
Команда самостоятельно проверила относительные расстояния Большого и Малого Магеллановых Облаков и галактики IC 1613 другими методами, а также провела ряд других проверок согласованности их результатов. Их TRGB-лестница расстояний дает значение Хаббла равное 69,6, что значительно ниже измерений с использованием цефеид, квазаров и мазеров, а также в пределах рассчитанного расстояния по данным ранней вселенной.