На фото: четыре изображения одной и той же сверхновой рядом с линзирующим кластером галактик
Журнал Physics Today опубликовал статью о том, как астрономы пронаблюдали одну и ту же сверхновую звезду в нескольких местах сразу, что позволило им независимо вычислить скорость расширения Вселенной.
Команда астрономов в Университете Калифорнии в Беркли наблюдала за сверхновой Рефсдаль в другой галактике, находящейся на расстоянии в 14 млрд световых лет от нас. Ещё в 2014 году было замечено на изображениях, полученных космическим телескопом Хаббл, что сверхновая видна в нескольких копиях за счёт эффекта гравитационного линзирования. Примерно через год после начала наблюдений та же сверхновая вспыхнула в немного другой точке звёздного неба.
Гравитационное линзирование — это эффект, вызванный отклонением света в гравитационном поле, благодаря чему массивный объект выступает в качестве огромной “линзы”.
Изображения сверхновой загорелись неодновременно из-за того, что свет прошел по различным траекториям. Благодаря этому учёным недавно удалось вычислить расстояние от сверхновой до кластера галактик, который выступил в качестве гравитационной линзы. Зная красное смещение сверхновой, учёные сумели с хорошей точностью вычислить значение постоянной Хаббла, которая определяет скорость расширения Вселенной. Оно оказалось равным 66,6 км/с/мегапарсек с погрешностью в 3-4 км/с/мегапарсек. Это близко к значению постоянной Хаббла, которое определяют из космического микроволнового излучения (67,4 ± 0,6 км/с/мегапарсек) и несколько отличается от значений постоянной Хаббла, которые определяются по “стандартным свечам” (73 ± 1 км/с/мегапарсек).
Постоянная Хаббла — это величина, которая показывает как быстро расширяется Вселенная. Наблюдения показывают, что чем дальше от нас галактика, тем быстрее мы с ней друг от друга удаляемся. Скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до неё. Коэффициент этой пропорциональности и называют постоянной Хаббла.
Один способ определения постоянной Хаббла состоит в следующем. Скорость, с которой удаляются галактики, можно определить по красному смещению их спектров. Расстояние до (не очень далёких) галактик оценивали по так называемым «стандартным свечам» — объектам, светимость которых известна, и поэтому по их наблюдаемой яркости можно определить расстояние до них.
Другой способ определить постоянную Хаббла — изучить спектр реликтового излучения.
Реликтовое излучение — это излучение в микроволновом диапазоне, оно приходит к нам со всех направлений на небосводе. Оно очень изотропно, то есть светит со всех направлений практически одинаково. Однако небольшие отклонения от изотропности в сочетании с другими наблюдаемыми данными позволяют учёным вычислить космологические параметры.
Различие между величинами постоянной Хаббла, измеренными различными способами — одна из больших загадок космологии. Она может в конечном итоге свестись к обнаружению погрешности в измерениях, а может — к новому пониманию различий между вселенной в эпоху рекомбинации (момент, когда образовалось реликтовое излучение) и в последующие космологические эпохи. В настоящее время учёные надеются, что с помощью телескопа Джеймс Вебб им удастся осуществить измерения на основе стандартных свечей с большей точностью и в конечном итоге разгадать космологическую загадку.