Астрономи найточніше виміряли швидкість розширення локального Всесвіту, але проблема сучасної космології лишається

Міжнародна група астрономів провела одне з найточніших на сьогодні вимірювань швидкості розширення локального Всесвіту. Новий аналіз підтверджує наявність «напруженості Габбла», що може вказувати на фізичні явища, які виходять за межі сучасних моделей.

Про це повідомляють в Національній дослідницькій лабораторії оптичної інфрачервоної астрономії (NOIRLab) Національного наукового фонду (NSF) США, передають OstanniPodii.com.

Два підходи

Загалом, астрономи намагаються виміряти швидкість розширення Всесвіту за допомогою двох принципово різних підходів. Один метод ґрунтується на вимірюванні відстаней до зірок і галактик у найближчому Всесвіті. Інший використовує вимірювання космічного мікрохвильового фону, щоб передбачити, якою була б швидкість розширення сьогодні згідно зі стандартною моделлю космології.

Очікується, що ці два підходи дадуть однаковий результат, але це не так. Вимірювання, засновані на найближчому Всесвіті, послідовно вказують на вищу швидкість розширення — близько 73 кілометрів на секунду на мегапарсек — тоді як прогнози, отримані на основі раннього Всесвіту, дають нижче значення, ближче до 67 або 68. Хоча числова різниця є незначною, вона набагато більша, ніж можна пояснити статистичною невизначеністю. Ця стійка розбіжність, відома як «напруженість Габбла», була зафіксована в багатьох незалежних дослідженнях та за допомогою різних методів.

Нові вимірювання

Об′єднавши десятиліття незалежних спостережень в єдину систему, міжнародна група астрономів отримала найточніші на сьогодні прямі вимірювання швидкості розширення найближчого Всесвіту. У статті, опублікованій 10 квітня в журналі Astronomy & Astrophysics, колаборація повідомляє про значення постійної Габбла 73,50 ± 0,81 кілометра на секунду на мегапарсек, що відповідає точності трохи більше ніж 1%.

«Це не просто нове значення постійної Габбла, — зазначають учасники співпраці, — це створена спільнотою структура, яка об’єднує десятиліття незалежних вимірювань відстаней у прозорий та доступний спосіб».

Замість того щоб покладатися на єдиний метод, команда побудувала «мережу відстаней», яка поєднує багато технік, що перекриваються, для вимірювання відстаней у локальному Всесвіті. До них належать спостереження за пульсівними змінними зорями типу Цефеїд, червоними гігантами, що світять з відомою яскравістю, надновими типу Ia та певними типами галактик. Цей підхід дає змогу отримати кілька незалежних шляхів до одного й того самого кінцевого результату та дозволяє провести критичну перевірку: чи розбіжність спричинена помилкою в одному методі? Результати вказують на те, що це малоймовірно. Навіть коли окремі методи виключаються з аналізу, загальний результат змінюється лише мінімально. Незалежні вимірювання залишаються узгодженими між собою, що підкріплює надійність локально виміряної швидкості розширення.

«Ця робота фактично виключає пояснення «напруженості Габбла», що ґрунтуються на єдиній пропущеній помилці в локальних вимірюваннях відстаней», — роблять висновок автори. «Якщо ця напруженість є реальною, як свідчить дедалі більша кількість доказів, вона може вказувати на нову фізику, що виходить за межі стандартної космологічної моделі».

Наслідки цього є значущими. Нижча швидкість розширення, виведена з даних про ранній Всесвіт, залежить від стандартної моделі космології, яка описує, як Всесвіт еволюціонував після Великого вибуху. Якщо ця модель є неповною — наприклад, якщо вона не враховує повністю поведінку темної енергії, нових частинок або модифікацій гравітації — це вплине на її прогнози щодо сучасної швидкості розширення.

У такому разі «напруженість Габбла» може бути не наслідком помилки вимірювання, а свідченням того, що в сучасній моделі Всесвіту бракує ключового компонента. Місцева мережа відстаней також створює основу для майбутніх досліджень. Надавши відкритий доступ до своїх методів і даних, група вчених створила фундамент, який можна розширювати за допомогою нових спостережень. Оскільки очікується, що обсерваторії нового покоління забезпечать ще більш точні вимірювання, астрономи прагнуть визначити, чи буде ця розбіжність зрештою вирішена, чи продовжить вказувати на нову фізику.

Додаткова інформація

Дослідження «Місцева мережа відстаней: звіт про консенсус наукової спільноти щодо вимірювання постійної Габбла з точністю ∼1%» є результатом широких зусиль наукової спільноти, започаткованих під час проривного семінару Міжнародного інституту космічних наук (ISSI) «What’s under the H0od?», що відбувся в ISSI у Берні в Швейцарії у березні 2025 року.

NOIRLab надав для цієї роботи як експертизу, так і дані спостережень. Джон Блейкслі, астроном та директор з досліджень і наукових послуг у NOIRLab, є членом цієї співпраці. Дослідження включає дані з телескопів Міжамериканської обсерваторії Серро-Тололо (CTIO) NSF у Чилі та Національної обсерваторії Кітт-Пік (KPNO) NSF в Аризоні, які є програмами NOIRLab. Ці дані були включені до ширшої спільної структури, що охоплює як наземні, так і космічні обсерваторії, що допомогло зміцнити загальний результат.

• розширення Всесвіту