JWST и Хаббл согласны с расширением Вселенной, и это серьезная проблема
Новое, точное измерение скорости расширения Вселенной уже сделано, и оно приносит огромную космическую пользу.
Используя данные Хаббла и новые наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), команда под руководством физика Адама Рисса из Университета Джонса Хопкинса подтвердила, что предыдущие измерения все-таки верны, несмотря на годы споров.
Основываясь на огромных расстояниях от нашей Солнечной системы до переменных звезд цефеид и сверхновых типа Ia, которые используются для создания «лестницы космических расстояний», наша Вселенная действительно расширяется со скоростью 73 километра в секунду на мегапарсек – скорость, известная как постоянная Хаббла.
Проблема в том, что другие методы измерения постоянной Хаббла дают другие результаты. Ученые думали, что это «напряжение» Хаббла, как известно, могло быть человеческой ошибкой. Новое измерение с очень высоким уровнем достоверности – 8 сигм – означает, что проблема в чем-то другом.
«Если ошибки измерения сведены на нет, остается реальная и захватывающая возможность того, что мы неправильно поняли Вселенную», — говорит Рисс.
Натяжение Хаббла, вероятно, является самой большой проблемой в космологии, и оно связано со скоростью, с которой ускоряется расширение Вселенной — фундаментальным измерением Вселенная. У нас есть несколько методов получения этого значения, но два основных — это стандартные свечи и стандартные линейки.
Стандартные свечи — это свет в темноте с известной внутренней яркостью. Это переменные звезды цефеиды и сверхновые типа Ia. Если мы знаем, насколько яркий объект по своей сути, мы можем с высокой точностью рассчитать, насколько далеко оно находится. Переменные звезды цефеиды и сверхновые типа Ia дают нам постоянную Хаббла около 73 километров в секунду на мегапарсек.
Стандартные линейки основаны на сигналах из ранней Вселенной. К ним относятся космический микроволновый фон (свет, который впервые прошел через Вселенную примерно через 380 000 лет после Большого взрыва) и барионные акустические колебания, оба из которых дают нам постоянную Хаббла около 67 км/с/мегапарсек.
Независимо от того, сколько раз ученые измеряют постоянную Хаббла, они всегда приходят к этому несоответствию. И это больше, чем просто промах. Например, постоянная Хаббла — один из инструментов, которые мы используем для измерения размера и возраста Вселенной. Чтобы лучше понять Вселенную, ученые должны найти источник несоответствия.
Современные космологические модели в некоторых отношениях работают очень хорошо, поэтому предлагаемые решения обычно означают, что что-то еще сломано. Таким образом, человеческая ошибка становится привлекательным объяснением напряжения Хаббла, поэтому ученые продолжают измерять, переизмерять и снова измерять, ища место, где мы набились.
Одна из возможностей состоит в том, что мы что-то сделали. ошибается в первоначальных измерениях Хаббла, поэтому Рисс и его коллеги использовали JWST для проверки своей работы. Первоначальные измерения, сделанные в прошлом году, соответствовали наблюдениям Хаббла; но существовала вероятность того, что чем глубже мы вглядываемся в космос, тем больше эти два набора измерений могут расходиться, и измерения расстояний цефеид Хаббла становятся менее точными с увеличением расстояния.
Что ж, теперь JWST догнал нас. Хабблу, но это не так. Все измерения последовательны.
«Теперь мы охватили весь диапазон того, что наблюдал Хаббл, и можем с очень высокой уверенностью исключить ошибку измерения как причину натяжения Хаббла», — говорит Рисс. . «Объединение Уэбба и Хаббла дает нам лучшее из обоих миров. Мы обнаруживаем, что измерения Хаббла остаются надежными по мере того, как мы поднимаемся все дальше по лестнице космических расстояний».
Итак, нам нужно выяснить, что именно мы не знаю. Наблюдения за гравитационными волнами, известные как стандартные сирены, могут оказаться ключевыми. На данный момент полосы погрешностей стандартных сирен слишком велики, чтобы можно было сделать уверенный вывод, хотя они, похоже, более или менее согласуются со стандартными свечами. Продолжаются попытки продолжить измерения; нам, вероятно, просто придется набраться терпения.
С другой стороны, новые измерения означают, что мы можем продолжать доверять старому доброму Хабблу. Какой настоящий солдат!
Выводы команды были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
