У рамках програми «Чикаґо-Карнеґі Габбл» (Chicago-Carnegie Hubble Program) астрономи, які використовують космічний телескоп Джеймса Вебба NASA/ESA/CSA, виконали нові вимірювання сталої Габбла. Їхні результати узгоджуються з сучасною стандартною моделлю Лямбда-холодної темної матерії (Lambda cold dark matter, ΛCDM) без потреби додаткових нових фізичних даних.
«Нові дані свідчать про те, що наша Стандартна модель Всесвіту витримує випробування», — сказала професор Венді Фрідман (Wendy Freedman) з Чиказького університету. «Це не означає, що в майбутньому ми не знайдемо речей, які суперечать цій моделі, але натепер стала Габбла, здається, не є такою».
Наразі існує два основних підходи до розрахунку швидкості розширення Всесвіту. Перший підхід полягає у вимірюванні випромінювання, що є «відгоміном» Великого Вибуху, яке досі поширюється Всесвітом. Це випромінювання, відоме як космічний мікрохвильовий фон (Cosmic Microwave Background, CMB), інформує астрономів про те, якими були умови на ранніх етапах розвитку Всесвіту.
Професор Фрідман та її колеги спеціалізуються на другому підході, який полягає у вимірюванні швидкості розширення Всесвіту нині, у нашому місцевому (локальному) астрономічному районі. Як не парадоксально, це набагато складніше, ніж зазирнути в минуле, оскільки точне вимірювання відстаней в космосі є дуже складним завданням.
Протягом останнього півстоліття науковці винайшли низку способів вимірювання відносно близьких відстаней. Один з них полягає в тому, щоб реєструвати світло певного класу зір на піку їхньої яскравості, коли вони наприкінці свого життя вибухають як наднові.
Якщо ми знаємо максимальну яскравість цих наднових, вимірювання їхньої видимої зоряної величини дає змогу обчислити відстань до них. Додаткові спостереження показують нам, як швидко галактика, в якій сталася ця наднова, віддаляється від нас.
Зображення, отримане за допомогою телескопа Атакама для космогогії (Atacama Cosmology Telescope, ACT), що показує розподіл інтенсивності космічного мікрохвильового фону (Cosmic Microwave Background, CMB). Помаранчевий та синій кольори позначають більш — менш інтенсивне випромінювання. Авторські права на зображення: ACT Collaboration. Фото з сайту www.sci.news.
Професор Фрідман є піонером у використанні двох інших методів, які засновані на тому, що ми знаємо про два інші типи зір: червоні гіганти та вуглецеві зорі. Однак, до цих вимірювань треба внести багато поправок, до того як можна буде визначити остаточну відстань.
Астрономи мають спочатку врахувати космічний пил, який затемнює світло між нами та цими далекими зорями в їхніх материнських галактиках. Науковці також мусять перевірити та виправити відмінності в світності, які можуть виникнути протягом космічного часу. І, нарешті, треба виявити та виправити тонкі невизначеності в реєстрації вимірювань в інструментах, які було використано для виконання вимірювань.
Але завдяки технологічним досягненням, таким як запуск набагато потужнішого «Вебба» у 2021 році, дослідники змогли дедалі більше уточнювати ці вимірювання. «Ми у понад удвічі збільшили нашу вибірку галактик, які використовуємо для калібрування наднових», — сказала професор Фрідман. «Статистичне покращення є значним. Це суттєво посилює результат».
Останнє обчислення, виконане науковою групою, що спирається як на дані від телескопа «Габбл», так і «Вебб», визначило значення сталої Габбла 70,4 км/с на мегапарсек, плюс-мінус 3%. Це значення статистично відповідає нещодавніми вимірюваннями сталої за космічним мікрохвильовим фоном, яка становить 67,4 км/с на мегапарсек, плюс-мінус 0,7%.
Роздільна здатність «Вебба» вчетверо перевищує роздільну здатність «Габбла», що дає йому змогу ідентифікувати окремі зорі, раніше виявлені в групах на розмитих зображеннях. Він також приблизно вдесятеро чутливіший, що забезпечує вищу точність і здатність знаходити навіть слабші об’єкти, які становлять інтерес для астрономів.
«Ми справді бачимо, яким фантастичним є “Вебб” для точного вимірювання відстаней до галактик», — сказав доктор Тейлор Гойт (Taylor Hoyt), дослідник Національної лабораторії ім. Лоуренса в Берклі.
«Використовуючи його інфрачервоні детектори, ми можемо бачити крізь пил, який історично перешкоджав точному вимірюванню відстаней, і ми можемо вимірювати з набагато більшою точністю яскравість зір», — додав доктор Баррі Мадор (Barry Madore), дослідник Інституту науки Карнеґі.
«Астрофізики намагалися розробити теорію, яка б пояснила різні швидкості розширення з віком Всесвіту», — сказала професор Фрідман. «Було понад 1000 статей, які намагалися вирішити цю проблему, і це виявилося надзвичайно складно зробити».
Статтю науковців опублікував 27 травня Astrophysical Journal.
За інф. з сайту www.sci.news
