Искаженный свет сверхновой — еще один тревожный признак, что с актуальной моделью Вселенной что-то не так

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) обнаружил еще один тревожный признак того, что с актуальной моделью Вселенной что-то не так. В зависимости от того, какую часть Вселенной измеряют астрономы, космос расширяется с разной скоростью — проблема, которую ученые называют напряжением Хаббла. Измерения, проведенные в далекой ранней Вселенной, показывают, что скорость расширения, называемая постоянной Хаббла, лучше всего соответствует нашей текущей модели Вселенной, в то время как те измерения, что проводятся ближе к настоящему времени, грозят ее разрушить.

Теперь новое исследование, использующее гравитационно-искаженный свет сверхновой, удаленной на 10,2 миллиарда световых лет, показало, что проблема будет продолжать существовать. Выводы ученых опубликованы в серии статей в The Astrophysical Journal. Результаты впечатляют: значение постоянной Хаббла соответствует другим измерениям в локальной Вселенной и несколько противоречит значениям, полученным относительно того периода, когда Вселенная была молодой.

В настоящее время существует два стандартных метода определения постоянной Хаббла. Первый заключается в изучении крошечных флуктуаций в космическом микроволновом фоне, древнем реликте первого света во Вселенной, возникшего всего через 380 000 лет после Большого взрыва. Этот метод позволил астрономам вывести скорость расширения примерно в 67 километров в секунду на мегапарсек (км/с/Мпк), что больше всего соответствует прогнозам стандартной модели космологии.

Но второй метод, измеряющий более близкие расстояния с помощью пульсирующих звезд, называемых переменными цефеидами, противоречит этому, предлагая озадачивающее ученых высокое значение 73,2 км/с/Мпк. Это расхождение на первый взгляд может показаться не таким уж большим, но его достаточно, чтобы полностью противоречить прогнозам, сделанным в рамках стандартной модели. Согласно этой модели, таинственная сущность, известная как темная энергия, должна управлять расширением Вселенной с постоянной скоростью, но новые открытия опровергают это.

В новых исследованиях астрономы направили камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) JWST на скопление галактик PLCK G165.7+67.0, также известное как G16, которое находится в 3,6 миллиардах световых лет от Земли. Там они заметили три отдельные точки света, исходящие от одной сверхновой типа IA, свет которой был одновременно увеличен и изогнут, или гравитационно линзирован, галактикой перед ней.

Сверхновые типа Ia возникают, когда вещество одной звезды падает на тлеющую оболочку мертвой звезды, известной как белый карлик, что приводит к гигантскому термоядерному взрыву. Считается, что эти взрывы всегда происходят с одинаковой яркостью, что делает их «стандартными свечами», с помощью которых астрономы могут измерять далекие расстояния и вычислять постоянную Хаббла.

Последующие наблюдения, проведенные с помощью наземного многозеркального телескопа и большого бинокулярного телескопа, расположенных в Аризоне, подтвердили место происхождения точек.

Изучая временные задержки между точками и подставляя их, наряду с расстоянием до сверхновой, в различные модели гравитационного линзирования, исследователи получили значение постоянной Хаббла, равное 75,4 км/с/Мпк, что снова полностью противоречит стандартной модели.

Расчет вряд ли станет последним словом в решении этой проблемы, поскольку другие исследовательские группы продолжают собственные исследования космической головоломки. Со своей стороны, исследователи продолжат собирать важные подсказки из других взрывающихся звезд, обнаруженных по всей галактике.