Ученые предложили свежий подход к измерению расширения Вселенной, анализируя движение двух соседних групп галактик. В этих скоплениях галактики одновременно удерживаются вместе взаимным притяжением и раздвигаются космическим потоком из-за растяжения пространства.
Оба исследования показали, что в нашем окружении Вселенная расширяется медленнее, чем считалось раньше. Это не только приближает показатели расширения в ближнем космосе к расчетам по реликтовому излучению, но и указывает на то, что для объяснения космических процессов требуется меньше темной материи.
Суть проблемы «Хаббл-напряжения»
Постоянная Хаббла — это скорость расширения Вселенной. Проблема возникла из-за расхождений в цифрах: наблюдения за локальной Вселенной дают одно значение, а расчеты по космическому микроволновому фону (реликтовому излучению) — другое. Первый свет Вселенной появился вскоре после Большого взрыва, и астрономы, отталкиваясь от этих данных, просчитывают эволюцию космоса с помощью стандартной модели.
Расхождение сохраняется, даже несмотря на повышение точности измерений. Это тревожный сигнал — возможно, в физическую картину мира закралась ошибка, и для описания космоса не хватает какого-то важного ингредиента.
Что показало изучение галактик
Команды исследователей изучили две группы галактик — Центавр A (ближайшую к нам после Местной группы Млечного Пути) и M81. Вместо привычных методов с использованием сверхновых типа Ia или реликтового излучения, они применили анализ движения галактик в этих скоплениях, балансирующих между гравитацией и расширением Вселенной.
Выяснилось, что десятки мелких галактик в группе Центавр A на самом деле подчиняются не гигантской эллиптической галактике Центавр A, а образуют двойную систему с галактикой M83.
Что касается группы M81, исследование показало, что её внутренняя область наклонена примерно на 34 градуса относительно внешнего пространства. При этом на дистанции около 10 миллионов световых лет ориентация группы совпадает с гигантской листообразной структурой материи, тянущейся к группе Центавр A.
Ученые также обнаружили, что массы самых ярких галактик в этих группах составляют основную часть общей массы. Поэтому движение всех галактик в группах можно объяснить взаимодействием гравитации этих ярких объектов и космического потока расширяющейся Вселенной. Это противоречит компьютерным симуляциям, которые предполагают наличие огромного гало из темной материи.
Новые цифры и старые парадоксы
Постоянную Хаббла измеряют в километрах в секунду на мегапарсек. Сейчас расчеты по сверхновым дают значение 73 единицы, а по реликтовому излучению — 68 единиц.
Исследователи получили результат 64 км/с/Мпк. Это значит, что часть «Хаббл-напряжения» может объясняться методами измерения, а не недостающими элементами в фундаментальной модели космоса. Возможно, для решения головоломки хватит уже имеющихся ингредиентов.
Пока методика опробована всего на двух группах галактик, поэтому списывать проблему со счетов рано. Следующий шаг — расширить зону исследования. Это станет возможным, когда обсерватория 4MOST предоставит новые данные о более удаленных галактических группах. Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics в виде двух статей.