JWST только что измерил скорость расширения Вселенной. Астрономы в тупике.

Космический телескоп Джеймса Уэбба измерил скорость расширения Вселенной, и результаты не являются хорошей новостью в связи с крупнейшим кризисом в космологии.

Это открытие согласуется с измерениями, сделанными с помощью космического телескопа Хаббла. Телескоп. Это означает, что в данных Хаббла нет ошибок, и мы все еще в тупике.

Разногласия между различными методами измерения, известные как натяжение Хаббла, остаются неизменными – поэтому нам придется полагаться на есть другой способ выяснить, насколько быстро расширяется наша Вселенная.

Вселенная вокруг нас может казаться неизменной, но все, что мы видим, на самом деле удаляется с огромной скоростью, известной как постоянная Хаббла, или H0. Точно неясно, насколько быстро H0 – потому что разные способы его измерения дают разные результаты.

Один из способов – посмотреть на остатки ранней Вселенной, такие как остатки света в космическом микроволновом фоне или акустические волны. заморожены во времени.

Другой способ — измерение расстояний до объектов с известной собственной яркостью, таких как сверхновые типа Ia или переменные звезды цефеиды, свет которых колеблется с регулярностью, связанной с их собственной яркостью. яркость.

Измерения переменного расстояния цефеид, полученные с помощью телескопов Хаббла (серый) и JWST (красный). (NASA, ESA, CSA, J. Kang/STScI; Science: A. Riess/STScI)

Первый метод имеет тенденцию возвращать скорость расширения около 67 километров в секунду на мегапарсек. Во-вторых, около 73 километров в секунду на мегапарсек. Расхождение между ними известно как напряжение Хаббла.

Эти измерения проводились неоднократно, что значительно снижает вероятность ошибки для каждой из оценок. Тем не менее, остается вероятность того, что по крайней мере в некоторых данных есть что-то вводящее в заблуждение – особенно потому, что некоторые из лучших данных о переменных цефеид, которые мы имеем, получены из одного источника — космического телескопа Хаббл.

«[Переменные цефеид ] являются золотым стандартом для измерения расстояний до галактик на расстоянии ста миллионов и более световых лет, что является важным шагом для определения постоянной Хаббла. и поэтому нам часто не хватает разрешения, чтобы отделить их от соседей, находящихся на прямой видимости», — объясняет астрофизик Адам Рисс из Научного института космического телескопа (STScI) и Университета Джона Хопкинса.

«Основное оправдание для Создание космического телескопа «Хаббл» должно было решить эту проблему… «Хаббл» имеет лучшее разрешение в видимом диапазоне длин волн, чем любой наземный телескоп, поскольку он расположен выше эффекта размытия земной атмосферы. В результате он может идентифицировать отдельные переменные цефеид в галактиках, которые больше на расстоянии более ста миллионов световых лет и измерить интервал времени, за который они меняют свою яркость.»

Чтобы прорезать пыль который затеняет свет ближе к оптическому, эти наблюдения необходимо проводить в ближнем инфракрасном диапазоне, в той части электромагнитного спектра, в которой Хаббл не особенно силен. Это означает, что оставалась некоторая неопределенность в отношении полученных им данных.

JWST, с другой стороны, представляет собой мощный инфракрасный телескоп, и любые собираемые им данные не подпадают под те же ограничения.

Рисс и его команда сначала направили JWST на галактику с известным расстоянием, чтобы откалибровать телескоп для светимость переменных цефеид. Затем они наблюдали цефеиды в других галактиках. В общей сложности JWST собрал наблюдения за 320 цефеидами, что значительно уменьшило шум, обнаруженный в наблюдениях Хаббла.

Несмотря на то, что данные Хаббла таковы шумный, данные для определения расстояний по-прежнему согласовывались с наблюдениями JWST. Это означает, что мы не можем исключить расчеты H0 на основе данных Хаббла; В настоящее время сохраняется 73 километра в секунду на мегапарсек, и человеческая ошибка – по крайней мере, в этом случае – не может объяснить напряжение Хаббла.

Мы до сих пор не знаем, что вызывает напряжение. Одним из главных кандидатов является темная энергия – загадочная, неопознанная, но, казалось бы, фундаментальная сила, которая, по-видимому, оказывает отрицательное давление, ускоряющее расширение Вселенной. Благодаря новым измерениям JWST мы можем быть немного ближе к ответу.

«Поскольку Уэбб подтверждает измерения Хаббла, измерения Уэбба предоставляют убедительное доказательство того, что систематические ошибки в фотометрии цефеид Хаббла не играют значительную роль в нынешней напряженности, связанной с Хабблом», — говорит Рисс.

«В результате на столе остаются более интересные возможности, а тайна этой напряженности углубляется».

Результаты были приняты в Астрофизический журнал и доступны на arXiv.