Спор о скорости расширения Вселенной длился десятилетия. И вот, чем всё закончилось

На протяжении последнего десятилетия учёные пытались разгадать загадку, которая угрожала пошатнуть основы современной космологии. Вселенная постоянно расширяется, но скорость этого процесса (его еще называют постоянной Хаббла) казалась разной в зависимости от того, изучалась древняя история космоса или же его современное состояние. Если бы подобное расхождение подтвердилось, это создало бы серьёзную проблему для стандартной модели - золотого стандарта, который представляет наше лучшее понимание устройства реальности.

Благодаря новому космическому телескопу "Джеймс Уэбб" специалисты из Чикагского университета смогли получить более точные данные, которые указывают на отсутствие противоречия. Результаты исследований позволяют предположить, что стандартная модель вовсе не нуждается в кардинальном пересмотре.

Сейчас существуют два основных подхода к вычислению постоянной Хаббла. Первый метод основан на измерении остаточного света от Большого взрыва, который до сих пор путешествует через космическое пространство. Это излучение называется космическим микроволновым фоном и рассказывает астрономам об условиях, существовавших во Вселенной на ранних этапах её развития.

Профессор Венди Фридман , занимающая должность профессора астрономии и астрофизики имени Джона и Мэрион Салливан, специализируется на втором подходе. Он заключается в измерении постоянной в текущий момент времени в нашем локальном астрономическом окружении. Парадоксально, но этот метод гораздо сложнее, чем наблюдение за прошлым, поскольку точное измерение расстояний - задача исключительно трудная.

За последние полвека учёные разработали несколько подходов. Один из них основан на фиксации света определённого класса звёзд в момент их максимальной яркости, когда они взрываются как сверхновые в конце своего жизненного цикла. Зная максимальный предел и измеряя реальные показатели, можно вычислить расстояние до источника вспышки.

Дополнительные наблюдения позволяют определить, с какой скоростью галактика, в которой произошёл взрыв сверхновой, удаляется от нас. Фридман также разработала два других метода, использующих знания о красных гигантах и углеродных звёздах. Каждый тип звёзд обладает характерными свойствами, которые можно использовать как космические маяки для измерения расстояний.

Однако перед получением окончательного значения расстояния к этим расчетом необходимо применить множество поправок. Сначала нужно учесть космическую пыль, которая ослабляет свет между нами и далёкими звёздами в их родительских галактиках. Микроскопические частицы вещества действуют как естественный фильтр, искажающий истинную яркость наблюдаемых объектов.

Также необходимо проверить и скорректировать различия в светимости, которые могут возникать с течением космического времени. Звёзды в разных галактиках и на разных этапах эволюции Вселенной могут иметь слегка отличающиеся характеристики. Наконец, учёные должны выявить и исправить тонкие неопределённости в измерениях, связанные с используемыми приборами.

Технологические достижения, включая запуск значительно более мощного телескопа "Джеймс Уэбб" в 2021 году, позволили продвинуться в исследованиях гораздо дальше. Фридман подчеркивает, что её команда более чем удвоила выборку галактик, используемых для калибровки сверхновых. Статистическое улучшение выглядит внушительно.

Последние вычисления, включающие данные как с телескопа "Хаббл", так и с телескопа "Джеймс Уэбб", дают показатель 70,4 километра в секунду на мегапарсек с погрешностью плюс-минус 3%. Всё отлично согласуется с недавними измерениями космического микроволнового фона, которые показывают 67,4 с погрешностью примерно 0,7%.

"Джеймс Уэбб" обладает разрешением в четыре раза выше, чем у телескопа "Хаббл", что позволяет различать отдельные звёзды, которые раньше выглядели на снимках как размытые скопления. Новый телескоп также примерно в десять раз чувствительнее - обеспечивает более высокую точность и способность обнаруживать даже самые тусклые объекты, представляющие интерес для науки.

Астрофизики пытались создать теорию, которая объяснила бы различные скорости расширения Вселенной на разных этапах её эволюции. Было опубликовано свыше тысячи научных работ по этой теме, но задача оказалась чрезвычайно сложной. Многочисленные попытки найти теоретическое объяснение наблюдаемых расхождений не привели к убедительным результатам.

В любом случае учёные продолжают искать трещины в стандартной модели, описывающей Вселенную, поскольку они могли бы дать ключи к пониманию двух больших нерешённых загадок - тёмной материи и тёмной энергии. Однако постоянная Хаббла всё чаще перестаёт интересовать специалистов. Ведь новые данные указывают на то, что проблема может быть не в фундаментальных законах физики, а в точности предыдущих измерений.

Фридман и её команда планируют использовать телескоп "Уэбб" в следующем году для измерений в группе галактик, называемой скоплением Кома. Так они хотят получить дополнительные данные с другой точки звёздного неба и ещё больше укрепить полученные результаты. Все преисполнены оптимизма относительно окончательного решения этой космологической головоломки в ближайшие годы.