Вопрос о том, как быстро расширяется Вселенная, беспокоит астрономов уже почти столетие. Различные исследования продолжают придумывать разные ответы, и некоторые исследователи задаются вопросом, упустили ли они из виду ключевой механизм в механизме, управляющем космосом.

Теперь, предлагая новый способ измерения скорости расширения космоса, команда во главе с астрономами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сделала шаг к разрешению спора. Исследование группы опубликовано сегодня в Ежемесячных Уведомлениях Королевского Астрономического Общества .

В основе спора лежит постоянная Хаббла, число, которое соотносит расстояния с красными смещениями галактик — количество света , растягиваемого при движении к Земле через расширяющуюся вселенную. Оценки константы Хаббла варьируются от 67 до 73 километров в секунду на мегапарсек, что означает, что две точки в пространстве на расстоянии 1 мегапарсек (что эквивалентно 3,26 миллиона световых лет) расходятся друг от друга со скоростью от 67 до 73 километров. в секунду.

«Константа Хаббла привязывает физические масштабы вселенной», — сказал Саймон Биррер, постдокторант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ведущий автор исследования. Без точного значения постоянной Хаббла астрономы не могут точно определить размеры удаленных галактик, возраст Вселенной или историю расширения космоса.

Большинство методов получения постоянной Хаббла имеют два компонента: расстояние до некоторого источника света и красное смещение этого источника света. В поисках источника света, который не использовался в расчетах других ученых, Биррер и его коллеги обратились к квазарам, источникам излучения, питаемым гигантскими черными дырами. И для своих исследований ученые выбрали одно конкретное подмножество квазаров — тех, чей свет был изогнут гравитацией галактики, которая создает два параллельных изображения квазара на небе.

Свет от двух изображений проходит по разным маршрутам к Земле. Когда яркость квазара меняется, два изображения мерцают одно за другим, а не одновременно. Задержка во времени между этими двумя мерцаниями, наряду с информацией о гравитационном поле мешающей галактики, может быть использована для отслеживания пути света и определения расстояний от Земли до квазара и галактики переднего плана. Знание красных смещений квазара и галактики позволило ученым оценить, насколько быстро расширяется Вселенная.

Команда UCLA, в рамках международного сотрудничества H0liCOW, ранее применяла эту технику для изучения квазаров с четырьмя изображениями, в которых четыре изображения квазара появляются вокруг галактики на переднем плане. Но четверные изображения встречаются не так часто — квазары с двумя изображениями, как полагают, встречаются в пять раз чаще, чем четверные.

Чтобы продемонстрировать эту технику, команда под руководством UCLA изучила квазар с двойным изображением, известный как SDSS J1206 + 4332; они опирались на данные космического телескопа Хаббла, обсерваторий Джемини и WM Keck, а также на космологический мониторинг гравитационных линз или сеть COSMOGRAIL — программу, управляемую Швейцарской политехнической политехнической федерацией Лозанны, которая направлена ​​на определение постоянной Хаббла.

Томмазо Треу, профессор физики и астрономии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и старший автор статьи, сказал, что исследователи ежедневно снимали изображения квазара в течение нескольких лет, чтобы точно измерить временную задержку между изображениями. Затем, чтобы получить максимально возможную оценку постоянной Хаббла, они объединили данные, собранные на этом квазаре, с данными, которые ранее были собраны их коллаборацией H0liCOW по трем четырехквазинным квазарам.

«Прелесть этого измерения в том, что он очень дополняет и независим от других», — сказал Треу.

Команда под руководством UCLA предложила оценку постоянной Хаббла около 72,5 километров в секунду на мегапарсек — цифра в соответствии с тем, что другие ученые определили в исследованиях, которые использовали расстояния до сверхновых звезд — взрывающиеся звезды в удаленных галактиках — в качестве ключа измерение. Тем не менее, обе оценки примерно на 8 процентов выше, чем те, которые основаны на слабом свечении со всего неба, которое называется космическим микроволновым фоном, пережитком 380 000 лет после Большого взрыва, когда свет впервые свободно распространялся в пространстве.

«Если существует реальная разница между этими значениями, это означает, что вселенная немного сложнее», — сказал Треу.

С другой стороны, сказал Треу, возможно, что одно измерение — или все три — неверны.

Исследователи сейчас ищут больше квазаров, чтобы улучшить точность измерения их постоянной Хаббла. По словам Треу, один из наиболее важных уроков новой статьи состоит в том, что квазары с двойным изображением дают ученым гораздо больше полезных источников света для расчетов постоянных Хаббла. На данный момент, однако, команда, возглавляемая UCLA, фокусирует свое исследование на 40 квазарах с четырехкратным отображением, поскольку они способны предоставить даже более полезную информацию, чем двукратно отображенные.