Загадочное несоответствие: истинное значение расширения Вселенной остается неясным. Потому что измерение, основанное на гравитационных линзах, теперь дает значительно более высокое значение, чем спутник Planck. Для постоянной Хаббла и, следовательно, скорости космического расширения в комнате все еще есть два очень разных значения - возможно, указание на новую физику за пределами стандартной модели космологии.
Расширение Вселенной ускорилось за последний миллиард лет - это кажется очевидным. Астрономы подозревают, что за этим стоит загадочная темная энергия. Но насколько высока постоянная Хаббла и, следовательно, скорость расширения, сегодня более неясно, чем когда-либо.
Устранение расхождений
На одной странице данные со спутника Planck. Его измерение космического фонового излучения дает постоянную Хаббла 67,15 километров в секунду на мегапарсек (км/с/Мпк). Напротив, результаты нескольких недавних исследований с использованием сверхновых, переменных звезд и галактик показали значения более 70 км/с/Мпк, что свидетельствует о гораздо более быстром расширении.
Но какие измерения верны? Постоянная Хаббла составляет важную основу нашей космологической и физической стандартной модели. Поэтому знать их крайне важно. «Постоянная Хаббла может подтвердить или опровергнуть, верна ли наша картина Вселенной или мы упускаем что-то фундаментальное», - объясняет Шерри Сую из Института астрофизики Макса Планка и глава коллаборации H0LiCOW.
Гравитационные линзы как средство измерения
Сую и ее коллеги провели еще одно независимое измерение постоянной Хаббла. Они использовали космический телескоп Хаббла и ряд наземных телескопов, чтобы определить расширение Вселенной, используя эффект гравитационного линзирования квазаров. В этом эффекте, описанном теорией относительности Эйнштейна, огромная гравитация больших галактик переднего плана заставляет свет от далеких квазаров искривляться.
В результате создается несколько изображений квазара, свет от которого прошел разное расстояние. В результате характерное мерцание света квазара можно увидеть с временной задержкой на этих множественных изображениях. Отсюда, в свою очередь, можно определить постоянную Хаббла.
Противоречие с данными Планка остается
«Этот метод - самый простой и прямой способ определить постоянную Хаббла, потому что задействованы только геометрия и общая теория относительности, никаких других предположений», - объясняет Фредерик Курбин из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL).). Напротив, значение, основанное на данных Планка, предполагает, что Вселенная плоская.
На основе трех таких гравитационных линз исследователи H0LiCOW пересчитали постоянную Хаббла - с высокой точностью в 3,8 процента. Их результат: Вселенная расширяется со скоростью 71,9 километров в секунду на мегапарсек. Это значение довольно хорошо согласуется с измерениями по локальным сверхновым и цефеидам, но также значительно превышает значения со спутника Planck.
Признак новой физики?
«Эти новые результаты подтверждают и усиливают расхождения между локальными и фоновыми измерениями постоянной Хаббла», - говорит Курбин. «Эти противоречия могут быть вызваны новой физикой за пределами Стандартной модели космологии, такой как новые формы темной энергии».
Но пока нельзя исключать, что в результате дальнейших измерений различия сократятся или исчезнут - аналогично статистическим флуктуациям. «Если мы все еще что-то видим, поскольку полосы ошибок продолжают уменьшаться, то это может указывать на новую физику», - говорит Крис Фасснахт из Калифорнийского университета в Дэвисе.
Чтобы сделать свои результаты еще более надежными, исследователи H0LiCOW хотят продолжить свое исследование и измерить до 100 квазаров, искаженных гравитационными линзами.