RW Space

Свет сверхновой, которая путешествовала 10 миллиардов лет, чтобы достичь нас, дал нам новое измерение постоянной Хаббла – скорости ускорения, с которой расширяется Вселенная.

Названный SN H0pe, это одна из самых далеких сверхновых типа Ia, которые мы когда-либо видели, и измерения скорости, с которой она удаляется, дали постоянную Хаббла 75,4 километра в секунду на мегапарсек.

Это оставляет нас в огурце. Измерения ранней Вселенной, основанные на другом методе, называемом «стандартной линейкой», имеют тенденцию давать более медленные результаты — около 67 километров в секунду на мегапарсек.

В то время как SN H0pe выглядит так же, как и целых 4 миллиарда лет после Большого взрыва, это намного дальше во времени, чем другие измерения «стандартных свечей», сделанные в соседней Вселенной, которые составляют около 73 километров в секунду на мегапарсек, что позволяет предположить, что напряжение одинаково во всей видимой Вселенной, насколько мы можем себе представить. может видеть.

Это требует одного из возможных объяснений напряжения, возникшего за столом: локальное пространство сокращается с большей скоростью, чем отдаленное пространство. Если один метод дает одинаковые результаты как для далекой, так и для локальной Вселенной, это говорит о том, что H0 более или менее однородна.

Хорошо, мы можем объяснить. Вся проблема в том, что называется напряжением Хаббла – неразрешимом несоответствии между результатами различных методов, используемых для измерения ускоряющегося расширения Вселенной.

Стандартный подход линейки использует реликты ранней Вселенной. Это такие вещи, как космический микроволновый фон или окаменелые плотности в распределении галактик, называемые барионными акустическими колебаниями.

С другой стороны, стандартные свечи — это объекты с известной внутренней яркостью, такие как переменные звезды цефеиды, и сверхновые типа Ia. Поскольку предполагается, что эти объекты излучают относительно постоянное количество света, мы можем определить, насколько далеко они находятся, измеряя их видимую яркость.

Но их полезность ограничена расстоянием — в какой-то момент они становятся слишком далекими, чтобы их можно было увидеть, поэтому их обычно используют только для измерения постоянной Хаббла в локальной Вселенной.

H0pe находится намного дальше, чем большинство видимых нами сверхновых типа Ia. Это потому, что оно увеличивается и утрояется причудой пространства-времени, известной как гравитационная линза.

Вокруг массивного объекта, такого как галактика или скопление галактик, пространство-время имеет тенденцию искривляться; любой свет, проходящий через эту кривизну, может быть повторен и увеличен, подобно тому, как изогнутое стекло увеличивает все, что находится за ним.

H0pe, как мы объясняли в прошлом году, когда было сделано это открытие, находится за скоплением галактик. Когда свет сверхновой прошел через гравитационную линзу, созданную скоплением, он увеличился и разделился на три отдельные точки.

«Это похоже на то, как тройное косметическое зеркало представляет три разных изображения сидящего человека. На изображении Уэбба это было продемонстрировано прямо на наших глазах: среднее изображение было перевернуто относительно двух других изображений — эффект «линзирования», предсказанный теорией», — говорит космолог Бренда Фрай из Университета Аризоны. .

«Чтобы получить три изображения, свет путешествовал по трем разным путям. Поскольку каждый путь имел разную длину, а свет двигался с одинаковой скоростью, сверхновая была изображена в этом наблюдении Уэбба в три разных момента времени. во время взрыва.

«В аналогии с тройным зеркалом последовала временная задержка, в которой правое зеркало изображало человека, поднимающего расческу, левое зеркало показывало расчесываемые волосы, а среднее зеркало изображало человека, поднимающего расческу. зеркало отображало человека, кладущего расческу.»

Это позволило исследователям провести детальное измерение постоянной Хаббла в далекой Вселенной, используя стандартный метод свечей, обычно применяемый только к локальной Вселенной. . Результат 75,4 километра в секунду на мегапарсек, возможно, не решает проблему напряжения, но он сужает то, каким может быть объяснение.

Напряжение Хаббла — одна из самых больших проблем в космологии. Это далеко не тривиально: оно расскажет нам, насколько велика и стара Вселенная, и даст нам более точные измерения пространства-времени в целом.

Астрономы обычно используют постоянную Хаббла, равную около 70 километров в секунду. на мегапарсек для определения расстояний до космических объектов – это всего лишь оценка, основанная на лучших данных, которые мы имеем в настоящее время.

Разрешение напряженности Хаббла, вероятно, станет достижением, получившим Нобелевскую премию. И хорошая новость в том, что мы, похоже, приближаемся.

Гравитационные волны дали нам новый инструмент, позволяющий сузить круг поиска – стандартную сирену. Были проведены стандартные измерения сирены; они находятся рядом как со стандартными линейками, так и со стандартными свечами, поэтому до сих пор неясно, но сейчас это только вопрос времени.

И еще несколько наблюдений JWST могут помочь нам в этом. Всего лишь с четырьмя такими событиями, как H0pe, уровень достоверности измерений можно повысить до более чем трех сигм. Это будет хороший день.

Отчет о новом измерении был отправлен в Астрофизический журнал и доступен на сервере препринтов arXiv.