Только что были опубликованы последние измерения постоянной Хаббла (H0). Это фундаментальное значение действует во всей космологии — оно определяет скорость расширения Вселенной, ее возраст, количество присутствующей в ней темной материи и многое, многое другое. Команда HOLiCOW использовала независимый новый метод измерения расширения Космоса, чтобы оценить его. Он основан на наблюдениях за далекими квазарами, изображение которых усиливается большими гравитационными линзами между ними и Землей. Полученные результаты примерно соответствуют измерениям для более близкой, локальной вселенной, что, однако, парадоксальным образом указывает на то, что в нашей нынешней принятой модели космоса чего-то все же не хватает...
Гравитационное линзирование возникает, когда большой массивный объект, такой как галактика, лежит на линии, соединяющей наблюдателя на Земле с другим, очень удаленным небесным телом. Затем общая теория относительности показывает, что свет от этого более удаленного фонового объекта искажается и усиливается, а объект, лежащий «посередине», ведет себя как собирающая оптическая линза. В результате астрономы обычно могут наблюдать (обычно из-за очень разных эффектов линзирования) несколько усиленных, увеличенных изображений очень удаленного и иначе ненаблюдаемого тела.
Ученые HOLICOW провели такие наблюдения с помощью ряда орбитальных и наземных телескопов, включая космический телескоп Хаббл, космический телескоп Спитцер, телескоп Субару, а также телескопы Близнецы и Кек. Таким образом они получили несколько сильно увеличенных изображений далеких квазаров, которые затем использовались для измерения постоянной Хаббла и скорости расширения Вселенной.
Зная точные формы гравитационных линз, а также расстояния и положения квазаров далеко позади них, ученые смогли сравнить различные пути их света, достигающего их. Этот свет шел с различными задержками из-за столь сложной конструкции линз. А поскольку световое излучение квазаров само по себе различается, астрономы смогли проследить его изменения во времени для разных световых путей. Такие задержки тесно связаны со значением самой постоянной Хаббла: так что они являются теоретически простыми, почти прямыми ее измерениями, в которых применяется только само собой разумеющаяся Теория Относительности, без каких-либо дополнительных предположений. Точность этой оценки составляет около 3,8%.
Размерность константы H0 составляет километры в секунду на мегапарсек. Его также можно рассчитать из простой зависимости H0 = v/d, где v — скорость объекта (например — галактики, удаляющейся от нас), а d — расстояние до этого объекта. Это темп расширения Вселенной. Постоянная Хаббла фигурирует во многих космологических формулах и моделях. Именно она также позволяет нам оценить состав и кривизну космоса. Точное знание его значения также многое говорит астрономам о том, улучшается ли наша нынешняя картина Вселенной или чего-то еще не хватает.
Но с другой стороны, это одна из самых сложных величин для точного измерения. Независимо от того, измерения, сделанные с помощью различных методов, также имеют решающее значение в науке. В этом случае уже известно, что значения, полученные командой HOLiCOW, полностью согласуются с более «традиционными» измерениями постоянной Хаббла ближайших объектов Вселенной, как показано выше. Но проблема заключается в другом: оба эти измерения больше не совместимы с измерениями этой константы, основанными на наблюдениях микроволнового фонового излучения — излучения, оставшегося после Большого взрыва. Наблюдающий за ними спутник «Планк» «вычислил» это значение в Н0 = 66,93 ± 0,62 км/с/Мпк. Это значение очень хорошо согласуется с космологическими моделями, которые сегодня считаются правильными.
А вот оценки ученых HOLiCOW (H0 = 71,9 ± 2,7 км/с/Мпк) полностью согласуются с постоянной Хаббла, определенной космическим телескопом Хаббла для убегающих от нас галактик (H0 = 73,24 ± 1,74 км/с/Мпк). !
Почему результаты такие разные? Это не вопрос точности измерения. Скорее, ответ лежит в нашем фундаментальном понимании Вселенной в целом. Так чего же мы еще не знаем или неправильно поняли? По мнению ученых, это может быть что-то очень простое ...