Далекая сверхновая бросает вызов нашему пониманию расширения космоса

Далекая сверхновая, обнаруженная благодаря странной причуде гравитационного линзирования, использовалась для измерения расширения Вселенной. Результат добавляет неожиданный поворот к давнему напряжению.

Гравитационное линзирование возникает, когда свет от удаленного объекта искривляется и искажается под действием гравитации массивного и относительно близкого объекта. Это может привести к тому, что несколько изображений удаленного объекта появятся вокруг близлежащего, подобно узорам, которые вы можете увидеть, глядя через искривленную линзу, например, через дно стакана с водой. Поскольку свет от фонового объекта идет по разным путям для формирования каждого изображения, эти изображения могут появляться перед нами в разное время.

Патрик Келли из Университета Миннесоты и его коллеги использовали этот странный эффект для расчета постоянной Хаббла, меры скорости расширения Вселенной. Они сделали это со светом сверхновой Рефсдала, который гравитационно линзируется ближайшим скоплением галактик. Впервые она была обнаружена в 2014 году, а новое изображение сверхновой появилось в 2015 году, что позволило исследователям использовать временную задержку между изображениями для расчета скорости, с которой расширение Вселенной уносит ее от Земли.

Есть два основных способа измерения постоянной Хаббла. Первый, называемый лестницей космических расстояний, основан на измерениях относительно близких объектов, чтобы определить, насколько быстро они удаляются от Земли. Второй использует наблюдения космического микроволнового фона (CMB), который представляет собой реликтовый свет, оставшийся после Большого взрыва, поэтому измерения необходимо экстраполировать вперед во времени, используя лучшие космологические модели Вселенной.

Эти два метода не согласовывались на протяжении десятилетий в том, что называется натяжением Хаббла: лестница расстояний дает постоянную Хаббла 73 километра в секунду на мегапарсек (км/сек/мпк), а метод реликтового излучения дает значение около 67 км/сек/мпк. Исследователи давно надеялись, что независимые методы помогут разрешить эту напряженность, но они пока не увенчались успехом. Это новое измерение с использованием Рефсдала сверхновой дает значение около 67 км/сек/мпк, что согласуется с методом реликтового излучения, несмотря на то, что оно основано на наблюдениях за отдельными объектами, такими как метод дистанционной лестницы.

Новый результат не исключает более высокого значения, но он означает, что модели, используемые для изучения объектов с гравитационной линзой, висят на волоске. «Если значение постоянной Хаббла окажется равным 73, как показывают локальные измерения в данный момент, значит, в нашем понимании линз скопления галактик что-то не так, и эти модели регулярно используются для изучения далекой Вселенной», — говорит Келли.

Исследователи сейчас следят за другими сверхновыми с линзой, чтобы увидеть, смогут ли они получить больше измерений с помощью этого метода, и другие команды также усердно работают над другими независимыми способами измерения постоянной Хаббла. Если они не найдут способ согласовать измерения друг с другом, нам могут понадобиться совершенно новые модели экзотической физики, чтобы объяснить, что происходит на самом деле.