|
С какой скоростью расширяется Вселенная
|
|
|
|
О том, что Вселенная расширяется, известно уже почти сто лет, но насколько быстро? Точная скорость этого расширения остается предметом жарких споров, даже ставя под сомнение стандартную космологическую модель. Исследовательская группа из Мюнхенского технического университета (TUM), Университета Людвига Максимилиана (LMU) и Институтов Макса Планка (MPA и MPE) обнаружила и смоделировала исключительно редкую сверхновую, которая может обеспечить новый, независимый способ измерения скорости расширения Вселенной. Исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Сверхновая - это редкий сверхяркий звездный взрыв, происходящий на расстоянии 10 миллиардов световых лет и намного более яркий, чем обычные сверхновые. Она особенная и в другом отношении: одиночная сверхновая звезда появляется в ночном небе пять раз, подобно космическому фейерверку, благодаря явлению, известному как гравитационное линзирование.
|
|
|
|
Две галактики на переднем плане отклоняют свет сверхновой, направляясь к Земле, заставляя его двигаться разными путями. Поскольку эти пути имеют немного разную длину, свет достигает Земли в разное время. Измеряя временные задержки между вспышками множества копий сверхновой, исследователи могут определить современную скорость расширения Вселенной, известную как постоянная Хаббла.
|
|
|
|
|
|
|
Шерри Сую, доцент кафедры наблюдательной космологии в TUM и научный сотрудник Института астрофизики Макса Планка, объясняет: "Мы назвали эту сверхновую SN Winny, вдохновившись ее официальным обозначением SN 2025wny. Это чрезвычайно редкое событие, которое может сыграть ключевую роль в улучшении нашего понимания космоса. Вероятность обнаружения сверхсветовой звезды, идеально выровненной с подходящей гравитационной линзой, составляет менее одного к миллиону. Мы потратили шесть лет на поиски такого события, составляя список перспективных гравитационных линз, и в августе 2025 года SN Winny точно совпала с одной из них".
|
|
|
|
Поскольку сверхновые с гравитационными линзами встречаются очень редко, на сегодняшний день было предпринято всего несколько попыток таких измерений. Их точность сильно зависит от того, насколько точно можно определить массы галактик, действующих как линзы, поскольку эти массы определяют, насколько сильно отклоняется излучение сверхновой.
|
|
|
|
Чтобы измерить эти массы, члены команды из MPE и LMU получили изображения с помощью Большого бинокулярного телескопа в Аризоне, США, используя два зеркала диаметром 8,4 метра и адаптивную оптическую систему, которая корректирует атмосферное размытие. В результате появилось первое на сегодняшний день цветное изображение этой системы с высоким разрешением.
|
|
|
|
Наблюдения показывают две линзовидные галактики на переднем плане в центре и пять голубоватых копий сверхновой, напоминающих взрыв фейерверка. Это довольно необычно, поскольку линзовые системы галактического масштаба обычно производят только две или четыре копии. Используя положения всех пяти копий, Аллан Швайнфурт (TUM) и Леон Экер (LMU), младшие исследователи из команды, построили первую модель распределения массы линзы.
|
|
|
|
"До сих пор большинство линзированных сверхновых звезд были увеличены массивными скоплениями галактик, распределение масс которых сложно и трудно поддается моделированию", - говорит Швайнфурт.
|
|
|
|
"SN Winny, однако, линзируется только двумя отдельными галактиками. Мы обнаружили, что в целом распределение света и массы этих галактик в целом ровное и регулярное, что позволяет предположить, что в прошлом они еще не сталкивались, несмотря на их очевидную близость. Общая простота системы дает прекрасную возможность измерить скорость расширения Вселенной с высокой точностью".
|
|
|
|
До сих пор ученые в основном полагались на два метода измерения постоянной Хаббла, но эти методы дают противоречивые результаты. Эта загадка известна как напряженность Хаббла.
|
|
|
|
Первый - это локальный метод, который измеряет расстояния до галактик шаг за шагом, во многом напоминая восхождение по лестнице, где каждый шаг зависит от предыдущего; поэтому его называют космической дистанционной лестницей. Он использует объекты с хорошо известной яркостью для оценки расстояний, а затем сравнивает эти расстояния с тем, насколько быстро удаляются галактики. Поскольку этот метод включает в себя множество этапов калибровки, даже небольшие ошибки могут накапливаться и влиять на конечный результат.
|
|
|
|
Второй метод позволяет заглянуть гораздо дальше в прошлое. Он изучает космический микроволновый фон, слабое послесвечение Большого взрыва, и использует модели ранней Вселенной для расчета скорости расширения на сегодняшний день. Этот подход отличается высокой точностью, но он в значительной степени основан на предположениях о том, как эволюционировала Вселенная, и эти предположения все еще являются предметом споров.
|
|
|
|
Теперь появляется третий, независимый метод: использование сверхновой с гравитационной линзой. Стефан Таубенбергер, ведущий член команды профессора Сую и первый автор исследования по идентификации сверхновых, объясняет, что, измеряя временные задержки между несколькими копиями сверхновой и зная распределение масс линзирующей галактики, ученые могут напрямую рассчитать постоянную Хаббла: "В отличие от космической лестницы расстояний, это одноэтапный метод, с меньшим количеством и совершенно другими источниками систематических неопределенностей".
|
|
|
|
В настоящее время астрономы по всему миру ведут подробные наблюдения за звездной звездой Винни, используя как наземные, так и космические телескопы. Их результаты позволят получить новые важные сведения и помогут прояснить давнюю проблему, связанную с телескопом Хаббл.
|
|
|
|
Источник
|
