Одним из наиболее важных параметров для понимания расширения Вселенной является постоянная Хаббла или скорость расширения Вселенной.
Однако существует постоянное расхождение между наблюдаемыми и ожидаемыми значениями послесвечения Большого взрыва, известное как напряжение Хаббла.
Космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» подтвердили точность измерений «Хаббла». Благодаря наблюдениям Хаббла наши знания о возрасте Вселенной значительно улучшились, и теперь он оценивается в 13,8 миллиардов лет.
Однако это не согласуется с другими измерениями, которые указывают на более высокую скорость расширения после Большого взрыва. Эти наблюдения основаны на картировании космического микроволнового фонового излучения, выполненном спутником ЕКА «Планк».
Хотя было бы легко прийти к выводу, что наблюдения Хаббла неверны, перекрестная проверка, проведенная космическим телескопом Джеймса Уэбба, подтвердила выводы Хаббла. Космологи до сих пор озадачены этим несоответствием между расширением ранней Вселенной и соседней Вселенной.
Является ли это несоответствие результатом ошибок измерений между двумя используемыми методами или для его разрешения требуется новая физика? Совместные усилия Хаббла и Уэбба показывают, что на скорость расширения влияют и другие факторы, помимо ошибок измерений.
Адам Рисс, физик из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, сказал:
«Если ошибки измерений сведены на нет, остается реальная и захватывающая возможность того, что мы неправильно поняли Вселенную» .
Космический телескоп Джеймса Уэбба (Уэбб) провел предварительные измерения в 2023 году, чтобы подтвердить точность наблюдений Хаббла за расширяющейся Вселенной. Некоторые ученые утверждали, что ранее невидимые недостатки измерений появятся по мере дальнейшего исследования Вселенной. Они предположили, что систематический эффект звездного скопления можно наблюдать при измерении яркости более далеких звезд.
Под руководством Рисса команда SH0ES (Сверхновая H0 для уравнения состояния темной энергии) использовала Уэбба для получения дополнительных наблюдений переменных звезд цефеид, которые являются важными космическими ориентирами, которые могут быть связаны с данными Хаббла. Эти результаты исключили ошибки измерений как источник Хаббловского натяжения и продемонстрировали точность измерений Хаббла.
Точность начальных ступенек космической лестницы расстояний, которую астрономы используют для расчета относительных расстояний во Вселенной, была подтверждена эффективностью этих наблюдений Уэбба. Но трудности появляются по мере того, как мы продвигаемся по «второй ступеньке» лестницы. Дифференциация цефеид от близлежащих звезд становится более сложной по мере увеличения расстояния из-за звездного скопления, из-за чего наблюдения за ними становятся менее точными.
По мере увеличения расстояния предыдущие изображения далеких переменных цефеид, полученные Хабблом, показывают, что они становятся все более скученными и перекрываются с близлежащими звездами. Эту трудность смягчает превосходное инфракрасное зрение Уэбба, которое позволяет ему прорезать пыль и изолировать цефеиды от близлежащих звезд более успешно, чем Хаббл с помощью измерений в видимом свете.
Рисс сказал:
«Объединение Уэбба и Хаббла дает нам лучшее из обоих миров. Измерения Хаббла остаются надежными по мере того, как мы поднимаемся дальше по лестнице космических расстояний».
С пятью родительскими галактиками и восемью сверхновыми типа Ia, общим количеством 1000 цефеид, последние данные Уэбба приближаются к NGC 5468, самой дальней галактике, где цефеиды были хорошо измерены, на расстоянии 130 миллионов световых лет.
«Это охватывает весь диапазон, в котором мы проводили измерения с помощью Хаббла», — сказал соавтор Гагандип Ананд из Научного института космического телескопа в Балтиморе, который управляет телескопами Хаббл и Уэбб для НАСА. «Итак, мы достигли нижней части второй ступеньки лестницы космических расстояний».
И Хаббл, и Уэбб подтвердили «напряжение Хаббла», которое открывает возможность для будущих обсерваторий, таких как запланированный НАСА космический телескоп Нэнси Грейс Роман и недавно запущенная миссия ЕКА «Евклид», решить эту загадку.
Прямо сейчас это похоже на то, как если бы послесвечение Большого взрыва, которое Планк видел в начале Вселенной, прочно зафиксировало точку привязки на одном берегу реки, в то время как лестница расстояний, свидетелями которой стали Хаббл и Уэбб, прочно зафиксировала точку привязки на берегу реки. Пока еще не удалось напрямую засвидетельствовать, как расширение Вселенной развивалось на протяжении миллиардов лет между этими двумя конечными точками.
Рисс сказал:
«Нам нужно выяснить, не упускаем ли мы чего-то в том, как связать начало Вселенной и наши дни».
