Международная команда ученых сделала прорыв в решении одной из главных загадок современной космологии — скорости расширения Вселенной. Исследователи доказали, что инновационный метод моделирования может значительно повысить точность измерения постоянной Хаббла — фундаментальной величины, определяющей темп этого расширения.
Постоянная Хаббла (H0) — это основа современной космологии. Именно она определяет, насколько быстро удаляются галактики друг от друга. Однако существует серьезная проблема: измерения скорости расширения в ранней Вселенной, по данным реликтового излучения, и в современной, по наблюдениям сверхновых звезд, дают разные результаты. Это противоречие, известное как «напряжение H0», указывает на возможную необходимость новой физики или более точных методов измерения.
Как взвесить галактику с помощью телескопа?
Один из самых перспективных способов независимого измерения H0 — использование явления гравитационного линзирования. Массивные скопления галактик, как космические линзы, изгибают свет, проходящий через них. Если за таким скоплением вспыхивает сверхновая, ее свет может достичь нас несколькими разными путями, создавая несколько изображений. Эти изображения появляются с небольшой временной задержкой, которая напрямую зависит от постоянной Хаббла.
Однако точность этого метода ограничена нашей способностью точно моделировать распределение массы в линзирующем скоплении. Это как пытаться определить форму хрустального шара, глядя только на искаженные изображения за ним.
Революция в деталях — пикселизированное моделирование
Ученые из Шанхайской астрономической обсерватории предложили радикальное решение — пикселизированное моделирование. Традиционные методы анализировали только положение изображений сверхновой. Новая же техника использует всю информацию, закодированную в яркости каждого пикселя на так называемых «дугах» — искаженных изображениях источника.
Сравнение методов на примере системы со сверхновой Requiem в скоплении галактик MACS J0138.0-2155 показало впечатляющие результаты. Если традиционное моделирование давало значительную погрешность, то пикселизированный метод уменьшил неопределенность в определении H0 до всего ±0,8 км/с/Мпк, повысив точность более чем в 10 раз.
Будущее точных космических измерений
Эта работа открывает новую эру в космологии. С появлением таких инструментов, как космический телескоп James Webb (JWST), аналогичный анализ можно будет проводить для десятков подобных систем. Ученые уже моделируют будущие открытия обсерватории Vera Rubin и китайского космического телескопа CSST. Последний, в сочетании с новой методикой, в теории способен измерить постоянную Хаббла с невероятной точностью до 0,1 км/с/Мпк.
Таким образом, сочетание мощных новых телескопов и передовых методов анализа данных приближает нас к разгадке фундаментальной тайны — истинной скорости расширения нашей Вселенной.
Ранее мы рассказывали о том, как Эдвин Хаббл открыл расширение Вселенной.
По материалам Phys
