Новое измерение скорости расширения Вселенной стало возможно благодаря наблюдениям одной и той же сверхновой звезды в разных точках неба 

На фото: четыре изображения одной и той же сверхновой рядом с линзирующим кластером галактик

Журнал Physics Today опубликовал статью о том, как астрономы пронаблюдали одну и ту же сверхновую звезду в нескольких местах сразу, что позволило им независимо вычислить скорость расширения Вселенной.

Команда астрономов в Университете Калифорнии в Беркли наблюдала за сверхновой Рефсдаль в другой галактике, находящейся на расстоянии в 14 млрд световых лет от нас. Еще в 2014 году было замечено на изображениях, полученных космическим телескопом «Хаббл», что сверхновая видна в нескольких копиях за счет эффекта гравитационного линзирования. Примерно через год после начала наблюдений та же сверхновая вспыхнула в немного другой точке звездного неба.

Гравитационное линзирование — это эффект, вызванный отклонением света в гравитационном поле, благодаря чему массивный объект выступает в качестве огромной «линзы».

Изображения сверхновой загорелись неодновременно из-за того, что свет прошел по различным траекториям. Благодаря этому ученым недавно удалось вычислить расстояние от сверхновой до кластера галактик, который выступил в качестве гравитационной линзы. Зная красное смещение сверхновой, ученые сумели с хорошей точностью вычислить значение постоянной Хаббла, которая определяет скорость расширения Вселенной. Оно оказалось равным 66,6 км/с/мегапарсек с погрешностью в 3–4 км/с/мегапарсек. Это близко к значению постоянной Хаббла, которое определяют из космического микроволнового излучения (67,4 ± 0,6 км/с/мегапарсек) и несколько отличается от значений постоянной Хаббла, которые определяются по «стандартным свечам» (73 ± 1 км/с/мегапарсек).

Постоянная Хаббла — это величина, которая показывает, как быстро расширяется Вселенная. Наблюдения показывают, что чем дальше от нас галактика, тем быстрее мы с ней друг от друга удаляемся. Скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до нее. Коэффициент этой пропорциональности и называют постоянной Хаббла.

Один способ определения постоянной Хаббла состоит в следующем. Скорость, с которой удаляются галактики, можно определить по красному смещению их спектров. Расстояние до (не очень далеких) галактик оценивали по так называемым «стандартным свечам» — объектам, светимость которых известна, и поэтому по их наблюдаемой яркости можно определить расстояние до них.

Другой способ определить постоянную Хаббла — изучить спектр реликтового излучения.

Реликтовое излучение — это излучение в микроволновом диапазоне, оно приходит к нам со всех направлений на небосводе. Оно очень изотропно, то есть светит со всех направлений практически одинаково. Однако небольшие отклонения от изотропности в сочетании с другими наблюдаемыми данными позволяют ученым вычислить космологические параметры.

Различие между величинами постоянной Хаббла, измеренными различными способами, — одна из больших загадок космологии. Она может в конечном итоге свестись к обнаружению погрешности в измерениях, а может — к новому пониманию различий между Вселенной в эпоху рекомбинации (момент, когда образовалось реликтовое излучение) и в последующие космологические эпохи. В настоящее время ученые надеются, что с помощью телескопа «Джеймс Вебб» им удастся осуществить измерения на основе стандартных свечей с большей точностью и в конечном итоге разгадать космологическую загадку.