Совсем запутались: новые результаты делают расширение Вселенной ещё более загадочным

Астрономы использовали вспышки красных гигантов для определения расстояний до галактик.

Иллюстрация Norval Glover.

Красные гиганты (обведены кружками) в данном случае выступили в качестве стандартных свечей.

Иллюстрация NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, Digitized Sky Survey.

Мы не знаем о космосе чего-то очень важного. В этом убедились астрономы, измерив скорость расширения Вселенной новым способом и получив удивительные результаты.

Напомним, что величиной, определяющей эту скорость, является постоянная Хаббла. Она связывает красное смещение галактик (вызванное "раздуванием" пространства), скорость их "убегания" от нашей и расстояние до них.

Измерить красное смещение – относительно простая задача. А вот рулеток длиной в миллиарды световых лет пока не придумали. "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже рассказывали, на какие ухищрения идут астрономы, чтобы определить дистанции до других галактик.

Сначала тем или иным методом измеряются расстояния до ближайших цефеид (это особый класс переменных звёзд) и выясняется, как видимая светимость цефеиды зависит от дистанции до неё. Затем этот закон используется, чтобы определить расстояния до галактик, где наблюдались и цефеиды, и сверхновые типа Ia. Это позволяет превратить в "стандартные свечи" уже сверхновые.

Поскольку последние рано или поздно вспыхивают во всех галактиках и видны с огромных дистанций, учёные получают возможность сопоставить красное смещение и расстояние для множества звёздных систем и определить вожделенную константу.

Есть и ещё один способ вычислить постоянную Хаббла. Он связан с наблюдениями реликтового излучения, о котором мы также неоднократно рассказывали.

Проблема состоит в том, что эти два способа дают разные результаты. Используя "космические линейки", астрономы получают, что постоянная Хаббла равна 73 километрам в секунду на мегапарсек. В то же время анализ реликтового излучения даёт цифру в 67 километров в секунду на мегапарсек. Погрешности измерений в обоих случаях много меньше этой разницы.

Проверив все мыслимые источники ошибок, специалисты не обнаружили ничего, что могло бы привести к такой разнице. Это значит, что мы не знаем чего-то критически важного либо о наших "рулетках", включая цефеиды, либо о реликтовом излучении, либо о постоянной Хаббла.

Когда два способа дают разные результаты, нужно попробовать третий. Так решили авторы научной статьи, принятой к публикации в издание Astrophysical Journal.

Астрономы из США опробовали новый метод измерения расстояний. В цепочке "космических линеек" они заменили цефеиды на красные гиганты.

Напомним, что это огромные и холодные светила. В стадию красного гиганта звезда вступает незадолго до своей смерти. Иногда на таких небесных телах происходят гелиевые вспышки.

По расчётам авторов новой работы, красный гигант в момент такой вспышки можно считать "стандартной свечой", то есть его видимую светимость можно однозначно связать с расстоянием. Зная дистанции до нескольких вспыхнувших светил, можно определить эту зависимость и использовать её, чтобы измерить расстояние до других галактик с красными гигантами.

Красные гиганты (обведены кружками) в данном случае выступили в качестве стандартных свечей.

Воспользовавшись этой новой "рулеткой", с помощью телескопа "Хаббл" астрономы определили расстояния до ста галактик со сверхновыми типа Ia и заново вычислили постоянную Хаббла.

К удивлению учёных, результат был не таким, как "по цефеидам", но и не таким, как по данным о реликтовом излучении. У исследователей получилось 69,8 ± 0,8 километров в секунду на мегапарсек. Ещё ±1,1% от этой величины составляет статистическая погрешность и ±2,4% – систематическая погрешность метода. Учитывая, что эти погрешности независимы, можно назвать итоговую цифру в 69,8 ± 2 километра в секунду на мегапарсек. Это не "мышонок" цефеид и не "лягушка" реликтового излучения, а неведомая зверюшка как раз между ними.

Таким образом, измерение, которое должно было прояснить, какой из двух результатов верен, дало третий результат. Теперь у астрономов стало не на одну загадку меньше, а на одну загадку больше.

Возможно, разрешить ситуацию (или ещё больше её запутать?) помогут новые методы измерения расстояний и, следовательно, постоянной Хаббла. "Вести.Наука" ранее писали о том, как это сделать с помощью гравитационного линзирования и гравитационных волн.