Новий синтез астрономічних вимірювань підтверджує наявну невідповідність, яка може вказувати на фізику за межами сучасних моделей космології.
Міжнародна співпраця (колаборація) астрономів зробила одне з найточніших вимірювань швидкості розширення місцевого Всесвіту. Результат поглиблює одну з найважливіших проблем сучасної космології. Джон Блейкслі (John Blakeslee), астроном з NSF NOIRLab (National Science Foundation National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Національна дослідницька лабораторія оптичної та інфрачервоної астрономії), яку фінансує Національний науковий фонд США, є учасником колаборації, а для вимірювань використовували дані, отримані за допомогою телескопів з двох програм NSF NOIRLab.
Астрономи вимірюють швидкість розширення Всесвіту, застосовуючи два принципово різні підходи. Один метод спирається на вимірювання відстаней до зір і галактик у місцевому (теперішньому — Ред.) Всесвіті. Інший заснований на вимірюванні космічного мікрохвильового фону для передбачення нинішньої швидкості розширення зі стандартної космологічної моделі.
Науковці очікували, що ці два підходи дадуть однаковий результат, але цього не сталося. Вимірювання, виконані у місцевому чи локальному Всесвіті, постійно вказують на вищу швидкість розширення — близько 73 кілометрів за секунду на мегапарсек — тоді як прогнози, отримані на основі спостережень раннього Всесвіту, дають нижче значення, ближче до 67 або 68. Хоча різниця незначна, вона набагато більша, ніж можна пояснити статистичною невизначеністю. На цю постійну розбіжність, відому як напруга Габбла, нині вказують кілька незалежних досліджень в яких використовували різні методи.
Об’єднавши результати десятилітніх незалежних спостережень в єдину, уніфіковану структуру, міжнародна колаборація астрономів отримала найточніше натепер значення прямого вимірювання швидкості розширення місцевого Всесвіту. У статті, опублікованій 10 квітня в журналі Astronomy & Astrophysics, колаборація H0 Distance Network (H0DN) повідомляє про значення сталої Габбла 73,50 ± 0,81 кілометра за секунду на мегапарсек, що відповідає точності трохи більше 1%.
Цей рисунок показує розбіжність, яка існує між вимірюваннями швидкості розширення пізнього, близького до нас Всесвіту (місцевого чи локального), і тим, що можна було б очікувати на основі вимірювань раннього Всесвіту, зокрема космічного мікрохвильового фону (cosmic microwave background, CMB). Згідно зі стандартною космологічною моделлю ці два підходи мають давати однаковий результат, але це не так. Цю розбіжність, відому як напруга Габбла, представлено на рисунку невідповідністю між «мостами» раннього та пізнього маршрутів. Наразі найкраща оцінка сталої Габбла на основі вимірювань CMB становить близько 67,2 кілометрів за секунду на мегапарсек. У 2026 році колаборація H0 Distance Network (H0DN) здійснила найточніше натепер пряме вимірювання локальної сталої Габбла, повідомивши про значення 73,50 ± 0,81 кілометрів за секунду на мегапарсек, що відповідає точності трохи більше 1%. Авторські права на зображення: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/J. Pollard. Фото з сайту https://noirlab.edu.
Дослідження «The Local Distance Network: a community consensus report on the measurement of the Hubble constant at ∼1% precision» («Локальна мережа відстаней: звіт спільноти про вимірювання постійної Габбла з точністю ~1%») є результатом широких зусиль спільноти, започаткованих на семінарі Міжнародного інституту космічних наук (International Space Science Institute, ISSI) «What’s under the H0od? », який відбувся в ISSI в Берні, Швейцарія, у березні 2025 року.
«Це не просто нове значення сталої Габбла», — зазначили в колаборації, — «це побудована спільнотою структура, яка об’єднує десятиліття незалежних вимірювань відстані, прозоро та доступно».
NSF NOIRLab надала цьому проєкту як експертні знання, так і дані спостережень. Джон Блейкслі, астроном і директор з досліджень і наукових служб NSF NOIRLab, є членом цієї колаборації. Дослідження використало дані, отримані за допомогою телескопів у Міжамериканській обсерваторії Серро-Тололо (Cerro Tololo Inter-American Observatory, CTIO) в Чилі та Національній обсерваторії Кітт-Пік (Kitt Peak National Observatory, Kitt Peak National Observatory KPNO) в Аризоні. Обидві обсерваторії працюють під егідою NSF NOIRLab. Ці дані було додано в ширшу, спільну структуру, що охоплює результати спостережень як наземних, так і космічних обсерваторій. Це допомогло посилити загальний результат.
Замість того, щоб покладатися на один метод, наукова група створила «мережу відстаней», яка пов’язує багато методів вимірювання відстаней у місцевому (локальному) Всесвіті, що перекривають один одного. До них належать спостереження пульсівних змінних зір-цефеїд, червоних гігантів, які світять з відомою яскравістю, наднових типу Ia та певних типів галактик. Цей підхід дав змогу отримати кілька незалежних шляхів до одного й того ж кінцевого результату та уможливив виконання критичної перевірки: чи не спричиняє розбіжність помилка в межах одного методу? Результати показують, що це малоймовірно. Навіть коли окремі методи не враховують в аналізі, загальний результат змінюється лише мінімально. Незалежні вимірювання узгоджені одні з одними, що підтверджує надійність локально виміряної швидкості розширення.
«Ця робота фактично знімає з розгляду пояснення напруги Габбла, які спираються на одну не враховану помилку в локальних вимірюваннях відстані», — зробили висновок автори статті. «Якщо напруга реальна, як свідчить все більша кількість доказів, це може вказувати на нову фізику, що виходить за рамки стандартної космологічної моделі».
Наслідки є значними. Нижча швидкість розширення, отримана з раннього Всесвіту, залежить від стандартної космологічної моделі, що описує, як Всесвіт розвивався з моменту Великого Вибуху. Якщо ця модель неповна, наприклад, якщо вона не повністю враховує поведінку темної енергії, нових частинок або модифікацій гравітації, її прогнози щодо сучасної швидкості розширення будуть неправильними.
У такому разі напруга Габбла може бути не результатом помилки вимірювання, а радше свідченням того, що в поточній моделі Всесвіту відсутній важливий компонент. Мережа локальних відстаней також встановлює основу для майбутніх досліджень. Завдяки відкритому доступу до своїх методів та даних, колаборація створила основу, яку можна розширювати новими спостереженнями. Оскільки обсерваторії наступного покоління, як очікується, забезпечать ще точніші вимірювання, астрономи прагнуть визначити, чи буде цю розбіжність зрештою подолано, чи вона вказуватиме на нову фізику.
За інф. з сайту https://noirlab.edu
