Космологи объединили усилия для повышения точности измерений постоянной Хаббла
Международное сотрудничество космологов, объединившее ведущих экспертов со всей области, создало унифицированный подход для измерения значения постоянной Хаббла. Опубликованный в журнале Astronomy & Astrophysics, этот важный шаг может приблизить нас к пониманию того, почему Вселенная, по-видимому, расширяется быстрее, чем предсказывает наша стандартная космологическая модель.
Когда астрономы наблюдают далекие галактики, между их расстоянием от нашей галактики и скоростью, с которой они удаляются от нас, возникает четкая положительная зависимость. Эта замечательно линейная связь описывается постоянной величиной, названной постоянной Хаббла, которая показывает, насколько быстро расширяется Вселенная сегодня. В свою очередь, она может быть использована для расчета времени, прошедшего с момента Большого взрыва — нашей текущей наилучшей оценки возраста Вселенной.
Однако за этой кажущейся простотой скрывается одна из глубочайших загадок космологии. Когда исследователи выводят значение постоянной Хаббла из космологических моделей, которые включают наше лучшее теоретическое понимание расширения Вселенной, основанное на наблюдениях ранней Вселенной, результирующие значения значительно отличаются от тех, которые получены с помощью прямых локальных астрономических измерений.
Ведущий автор Стефано Казертано из Научного института космического телескопа в Балтиморе объясняет, что преобладающая космологическая модель предсказывает, что постоянная Хаббла должна быть на 10 процентов меньше, чем показывают прямые измерения. Это явление известно как напряжение Хаббла, и разница более чем в пять раз превышает объединенную неопределенность как моделей, так и измерений.
Это несоответствие указывает на физические процессы, лежащие в основе расширения Вселенной, которые пока не могут быть полностью объяснены. Но прежде чем исследователи смогут глубже изучить причины возникновения напряжения Хаббла, они должны сначала устранить различия между собственными измерениями постоянной Хаббла. За последние несколько десятилетий возникло множество методов измерения этого значения, и хотя их результаты в целом схожи, они не являются идентичными. Поскольку эти методы основаны на разных индикаторах расстояния и этапах калибровки, космологам было трудно объединить их в единое унифицированное измерение статистически строгим способом.
В 2025 году Международный институт космических наук в Берне решил эту проблему, организовав специальный семинар. В рамках этого мероприятия каждому эксперту в этой области было предложено собраться вместе, чтобы определить, какие части этих измерений являются общими, а какие независимы и усиливают друг друга. Соавтор Адам Рисс, также представляющий Научный институт космического телескопа, отметил, что затем они разработали статистическую структуру для правильного объединения всех этих измерений и выявления любых возможных несоответствий.
Благодаря этому тщательному подходу участники сотрудничества смогли договориться об измерении, совместимом и согласованном с их различными методами. В результате они достигли консенсуса в отношении единого значения постоянной Хаббла. Казертано описывает это как самое точное измерение на сегодняшний день, достигшее впервые однопроцентной точности. Также было обнаружено, что ни одно отдельное измерение или подход не является критически важным для этого результата; любой компонент может быть полностью исключен, а значение постоянной Хаббла останется практически неизменным.
Важно, что новое значение обострило расхождение с предсказаниями ранней Вселенной, что соответствует напряжению более чем в пять стандартных отклонений. Вместо того чтобы уменьшить разногласие, повышенная точность подтверждает, что оно остается статистически значимым. Рисс отмечает, что подтверждение напряжения Хаббла делает еще более важным пересмотреть основы текущей космологической модели и выявить любые новые явления, которые могли бы изменить эволюцию Вселенной.
Благодаря этому улучшенному измерению постоянной Хаббла сотрудничество надеется, что исследователи смогут провести самые строгие на сегодняшний день проверки физики, лежащей в основе напряжения Хаббла, что, возможно, приблизит нас к разгадке одной из глубочайших тайн космологии.