Предложиха нов метод за измерване разширяването на Вселената

Скоростта на разширяване на Вселената е една от най-фундаменталните величини в космологията. Тя се нарича константа на Хъбъл и показва с колко километра се увеличава разстоянието между две точки в пространството за една секунда. Но различните методи за измерване на тази константа дават различни резултати и учените не могат да разберат защо.

Съществува обаче един проблем: различните методи за измерване на константата на Хъбъл дават различни резултати. Данните от Космическия микровълнов фон, остатъчното излъчване от Големия взрив, показват скорост на разширяване от около 67,5 km/s/Mpc. Данните от свръхнови и пулсиращите звезди, наречени цефеиди, в близката Вселена показват скорост от около 74 km/s/Mpc. Това несъответствие се нарича конфликт на константата на Хъбъл и може да означава, че стандартният космологичен модел – сегашното ни разбиране за структурата и историята на Вселената – може да е погрешен.

Един от начините е да се анализира реликтовото излъчване от ранната Вселена. С помощта на сателита Planck учените са определили константата на Хъбъл от 67 km/s на мегапарсек. Друг метод е да се наблюдават далечните свръхнови, които експлодират с постоянна яркост. Този метод дава стойност от 73 километра в секунда на мегапарсек.

Сега изследователите предлагат трети начин за измерване на скоростта на разширяване на Вселената, който е независим от другите два. Той се основава на ефекта на гравитационното линзиране, при който масивен обект в космоса огъва пространство-времето и увеличава изображението на обектите на заден план. Поради несъвършенството на тази леща светлината от обекта на заден план може да поеме по различни пътища към Земята и да създаде множество изображения на един и същ обект.

През 2014 г. астрономите откриха свръхновата SN Refsdal, която е била увеличена от галактичния куп MACS J1149.6+2223. Първоначално тя имаше четири образа, но моделите на гравитационното обективиране прогнозираха, че година по-късно ще се появи още един. Тази прогноза се оказа вярна: в края на 2015 г. беше открито пето копие на свръхновата.

Забавянето на появата на петото изображение зависи от допълнителното разстояние, което светлината е изминала от свръхновата до Земята. А това разстояние на свой ред зависи от скоростта на разширяване на Вселената. По този начин, като се измери забавянето с достатъчна точност, може да се получи стойността на константата на Хъбъл.

Учените са използвали няколко модела на гравитационно линзиране и са коригирали стойността на константата на Хъбъл така, че тя да отговаря най-добре на наблюдаваните данни. Те са получили стойност от около 66,6 km/s на мегапарсек, която е по-близка до резултатите от анализа на реликтовото излъчване, отколкото до тези от наблюденията на свръхнови.

Новият начин за измерване на скоростта на разширяване на Вселената може да помогне за разрешаването на дългогодишния парадокс в космологията и за разбирането на еволюцията на нашия космос. В бъдеще учените се надяват да открият повече примери за линзирани свръхнови и да подобрят точността на своите измервания.