Космические линзы измеряют расширение вселенной

Члены команды H0LiCOW, возглавляемой Шерри Сую из MPI для астрофизики и Технического университета Мюнхена, использовали серию телескопов и технику, которая была полностью независима от предыдущих методов для измерения скорости расширения Вселенной, постоянной Хаббла. Результат подтверждает ранее необъяснимое расхождение между измерениями скорости расширения, основанными на наблюдениях локальной вселенной, с одной стороны, и на фоне радиации в ранней вселенной, с другой. Поэтому новое исследование делает вероятным, что новые теории могут быть необходимы для объяснения этого несоответствия.

Знание точного значения скорости расширения вселенной важно для определения возраста, размеров и судьбы космоса. Расшифровка этой головоломки в настоящее время является одной из величайших задач в астрофизике. Последнее опубликованное значение для постоянной Хаббла представляет собой наиболее точное на сегодняшний день измерение с использованием эффекта гравитационной линзы, в котором галактика переднего плана действует как гигантская увеличительная линза из-за своей гравитации, усиливает и искажает свет от фоновых объектов.

Команда астрономов, которая выполнила новое измерение постоянной Хаббла, называется H0LiCOW: H0 Линзы в Wellspring COSMOGRAIL. H0 обозначает постоянную Хаббла, а COSMOGRAIL - это сокращение от «Космологический мониторинг гравитационных линз», крупный международный проект, целью которого является регулярное наблюдение гравитационных линз. «Wellspring» относится к широкому спектру систем линз Quasar. Для своих последних измерений команда использовала новые данные космического телескопа Хаббла, а также 2,2-метрового телескопа ESO/MPG и VLT ESO в Чили, широкополосные снимки Dark Energy Survey и снимки с высоким разрешением с адаптивной оптикой обсерватории Keck.

Результаты H0LiCOW и другие недавние измерения указывают на более быстрое расширение в локальной Вселенной, чем ожидалось, из-за наблюдений спутника ESA-Planck, которые показывают наш космос более 13 миллиардов лет назад. Разрыв между этими двумя значениями имеет важные последствия для понимания физических параметров, лежащих в основе нашей Вселенной. Для объяснения несоответствия могут потребоваться новые физические данные.

"Если эти результаты не совпадают, это может быть признаком того, что мы еще не полностью понимаем, как материя и энергия развивались с течением времени, особенно в ранние времена", - сказал руководитель команды H0LiCOW Сую.

Исследователи рассчитали значение постоянной Хаббла 73 километра в секунду на мегапарсек с неопределенностью 2,4 процента. Измерение команды близко к 74, рассчитанному командой SH0ES. Результат SH0ES основан на измерении расстояний до околоземных и далеких галактик, с использованием в первую очередь цефеид и, для больших расстояний, сверхновых в качестве измерительной палочки для галактик. Новое исследование H0LiCOW в настоящее время приводит к почти одинаковому результату, независимо от этой традиционной техники «космической лестницы».

"Хотя наши первоначальные результаты уже указывали на такое высокое значение постоянной Хаббла, теперь мы можем быть уверены, что действительно существует систематическое различие между значениями на ранней и поздней фазах вселенной", - объясняет Сую.

Значение H0LiCOW со значением более трех сигм выше значения Планка, а в сочетании с измерением SH0ES значение еще больше. В сотрудничестве с другими исследователями команда продолжит поиск новых квазаров с гравитационными линзами и систематически контролирует их. Цель команды - наблюдать еще тридцать систем линз, чтобы уменьшить погрешность измерения постоянной Хаббла до одного процента.