Недавно космический телескоп "Джеймс Уэбб", запущенный в 2021 году, провёл измерения скорости расширения Вселенной, и результаты не являются хорошей новостью в связи с крупнейшим кризисом в космологии.
Это открытие согласуется с измерениями, сделанными с помощью космического телескопа Хаббла. Телескоп. Что, в свою очередь, означает, что в данных Хаббла нет ошибок, и в вопросе расширения Вселенной человечество всё ещё находится в тупике.
Разногласие между различными методами измерения, известное как напряженность Хаббла, остается неизменным – так что нам придется полагаться на какой-то другой способ выяснить, насколько быстро расширяется наша Вселенная.
Сегодня наше лучшее понимание Вселенной основано на модели Лямбда-CDM. CDM означает холодную тёмную материю, которая составляет большую часть Вселенной и практически невидима. Лямбда обозначает тёмную энергию, которая описывает скорость расширения Вселенной. Хотя модель хорошо соответствует нашим наблюдениям, она не идеальна, и собранные данные о ранней Вселенной показывают ее недостатки.
Основная проблема заключается в том, что наши измерения параметра Хаббла все чаще не совпадают. Принято считать, что расширение Вселенной описывается постоянной Хаббла, и на данный момент времени оценивается от 67,4±1,4 до 74,03 ± 1,42 километров в секунду на мегапарсек. Мы получаем такое значение, если используем флуктуации реликтового излучения, а если используем далекие сверхновые или переменные звёзды цефеиды для измерения (т.е. удаляющиеся от нас объекты), значение составляет около 73 км/с на мегапарсек. В прошлом погрешность этих значений была достаточно велика, чтобы они совпадали, но теперь мы измерили их с такой точностью, что они действительно расходятся. Эта проблема известна как напряжённость Хаббла - и это одна из самых серьёзных загадок космологии на сегодняшний день.
Эти измерения проводились неоднократно, что значительно снижает вероятность ошибки для каждой из оценок. Тем не менее, остается вероятность того, что по крайней мере в некоторых данных есть что–то вводящее в заблуждение - особенно потому, что некоторые из лучших имеющихся у нас данных о переменных цефеидах поступают из одного источника, космического телескопа Хаббла.
"[Переменные цефеиды] являются инструментом золотого стандарта для измерения расстояний до галактик на расстоянии ста миллионов и более световых лет, что является решающим шагом для определения постоянной Хаббла. К сожалению, звезды в галактиках сгрудились вместе, и поэтому нам часто не хватает разрешения, чтобы отделить их от соседей по прямой видимости", - объясняет астрофизик Адам Рисс из Научного института космического телескопа (STScI) и Университета Джона Хопкинса.
Основным обоснованием создания космического телескопа "Хаббл" было решение этой проблемы. "Хаббл" обладает лучшим разрешением в видимом диапазоне длин волн, чем любой наземный телескоп, поскольку он находится за пределами атмосферы нашей планеты. В результате он может идентифицировать отдельные переменные цефеиды в галактиках, удаленных более чем на сто миллионов световых лет, и измерить временной интервал, в течение которого они меняют свою яркость.
Чтобы пробиться сквозь пыль, которая заслоняет свет, эти наблюдения необходимо проводить в ближнем инфракрасном диапазоне, в той части электромагнитного спектра, в которой Хаббл не особенно силен. Это означает, что оставалась некоторая неопределенность в отношении полученных данных.
Но более современный космический телескоп "Джеймс Уэбб", с другой стороны, является мощным инфракрасным телескопом, и данные, которые он собирает, не подпадают под ограничения "Хаббла".
Рисс и его команда сначала направили JWST на галактику с известным расстоянием до нас, чтобы откалибровать телескоп по светимости переменных цефеид. Затем они наблюдали цефеиды в других галактиках. В общей сложности JWST провёл наблюдения за 320 цефеидами, что значительно уменьшило неточности, которые имели место во время измерений Хаббла.
Несмотря на то, что данные Хаббла были настолько зашумленными, данные по расстояниям до переменных звёзд все еще соответствовали наблюдениям JWST. Это означает, что мы не можем исключить расчеты скорости расширения Вселенной на основе данных Хаббла; 73 километра в секунду на мегапарсек пока сохраняются, и человеческая ошибка – по крайней мере, в данном случае – не может объяснить напряженность Хаббла.
Мы до сих пор не знаем, что является причиной напряженности в измерениях скорости расширения Вселенной. Возможно, дело в тёмной энергии – таинственной, неопознанной, но кажущейся фундаментальной силе, которая, по-видимому, ускоряет расширение Вселенной. С новыми измерениями JWST мы, возможно, еще немного приблизимся к ответу.
Автор: Viggo Jackson