Наблюдения «Уэбба» помогли раскрыть загадку напряжения Хаббла
Напряжение Хаббла является одной из величайших, но в то же время наиболее расстраивающих научное сообщество космологических загадок. Уже давно известно, что Вселенная расширяется со скоростью, которую описывает постоянная Хаббла — Леметра. Однако ученые до сих пор не могут определить реальную величину этой постоянной, поскольку различные методы измерения дают противоречивые результаты. Однако новые наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» доказали, что расхождение в значениях скорости расширений Вселенной не является следствием ошибки в расчетах.
Измерение скорости расширения Вселенной ( а значит, и ее возраста)— это сложный процесс, результат которого зависит от длинной цепочки наблюдений. На сегодняшний день существует два основных способа определить этот показатель: изучить параметры реликтового излучения, возникшего на ранних этапах существования Вселенной, или измерить расстояния до объектов с известной собственной светимостью, например, сверхновых или пульсирующих переменных звезд — цефеид. Однако проблема состоит в том, что эти методы дают разные результаты.
Первый показывает, что постоянная Хаббла, которая связывает скорость удаления галактики и расстояние до нее, составляет 67,31 километра в секунду на мегапарсек. Второй способ дает показатель в 73,3 километра в секунду на мегапарсек. Значения же постоянной Хаббла, измеренной другими методами, могут достигать 76,5 километра в секунду на мегапарсек. Это слишком большое расхождение, которое и получило название «напряжение Хаббла».
Наиболее популярное направление исследований сегодня — это измерение скорости расширения Вселенной на основе цефеид. Это класс пульсирующих переменных звезд, яркость которых изменяется со скоростью, пропорциональной их общей светимости. Такая закономерность была впервые обнаружена Генриеттой Ливитт в конце XIX века и с тех пор занимает центральное место в космологии.
Благодаря своей высокой светимости цефеиды используются как стандартные свечи — по ним определяются расстояния до удаленных объектов, в том числе и до других галактик. Так, в начале XX века с их помощью доказали существование объектов за пределами Млечного Пути и открыли закон Хаббла. Считается, что одной из вероятных причин напряжения Хаббла может выступать погрешность в определении расстояний до стандартных свечей. Так, ученые обнаружили, что период цефеид немного отличается в зависимости от их металличности и других факторов.
Чтобы выяснить, могут ли корректировки в соотношении период/светимость объяснить космологическую загадку, команда ученых проанализировали данные с «Джеймса Уэбба». Одно из его преимуществ перед телескопом «Хаббл» названного в честь великого астрофизика Эдвина Хаббла, в том, что «Уэбб» наблюдает цефеиды в инфракрасном свете, который легче проникает сквозь межзвездную пыль. Кроме того, он может проводить съемку даже тогда, когда свет от цефеид немного подавляется светом звезд в том же скоплении.
Астрономы изучили порядка одной тысячи переменных звезд, что позволило с высокой точностью определить расстояния до них. Выяснилось, что сценарий погрешности исключается на статистическом уровне в 8 сигм (в физике результат в 5 сигм или выше считается достаточно достоверным). Иными словами, расхождение в значениях скорости расширений Вселенной не является следствием ошибки. Значит, напряжение Хаббла, то есть разница в скорости расширения в разных участках Вселенной - это объективно существующий феномен
