Первое измерение скорости расширения Вселенной вносит солидный вклад в давние дебаты

В астрономии есть два точных измерения расширения Вселенной, также называемых «постоянной Хаббла». Один рассчитывается на основе наблюдений за сверхновыми, а второй использует «космический микроволновый фон», или излучение, которое начало свободно течь через Вселенную вскоре после Большого взрыва.

Но эти два измерения отличаются примерно на 10 процентов, что вызвало широкие споры среди физиков и астрономов. Если оба измерения точны, это означает, что текущая теория ученых о составе Вселенной неполна.

«Если новые независимые измерения подтвердят это несоответствие между двумя измерениями постоянной Хаббла, это станет брешью в броне нашего понимания космоса», — сказал Патрик Келли, ведущий автор обеих статей. «Большой вопрос заключается в том, есть ли возможная проблема с одним или обоими измерениями. Наше исследование решает эту проблему, используя независимый, совершенно другой способ измерения скорости расширения Вселенной».

Команда под руководством Университета Миннесоты смогла рассчитать это значение, используя данные сверхновой, обнаруженной Келли в 2014 году — первый в истории пример многократной съемки сверхновой звезды, то есть телескоп сделал четыре разных изображения одного и того же космического события. После открытия ученые со всего мира предсказали, что сверхновая снова появится в новом месте в 2015 году, и команда Университета Миннесоты обнаружила это дополнительное изображение.

Эти множественные изображения появились из-за того, что сверхновая была гравитационно линзирована скоплением галактик - явление, при котором масса скопления искривляет и увеличивает свет. Используя временные задержки между появлением изображений 2014 и 2015 годов, исследователи смогли измерить постоянную Хаббла, используя теорию, разработанную в 1964 году норвежским астрономом Сьюром Рефсдалом, которую ранее было невозможно применить на практике.

По словам Келли, выводы исследователей не разрешают дебаты полностью, но дают более глубокое понимание проблемы и приближают физиков к получению наиболее точного измерения возраста Вселенной.

«Наши измерения подтверждают значение космического микроволнового фона, хотя оно не находится в сильном противоречии со значением сверхновой», — сказал Келли. «Если наблюдения будущих сверхновых, которые также будут гравитационно линзированы скоплениями, дадут аналогичный результат, то это выявит проблему с текущим значением сверхновых или с нашим пониманием темной материи галактических скоплений».

Используя те же данные, исследователи обнаружили, что некоторые современные модели темной материи скоплений галактик могут объяснить их наблюдения сверхновых. Это позволило им определить наиболее точные модели расположения темной материи в скоплении галактик — вопрос, который давно мучает астрономов.

Работа разделена на две статьи, соответственно опубликованные в журналах Science и The Astrophysical Journal.