Японцы придумали «полицейский радар для Вселенной» — и он подтвердил трещину в фундаментальной физике
Исследователи Токийского университета (University of Tokyo) совместно с международной коллаборацией TDCOSMO представили новый высокоточный метод измерения скорости расширения Вселенной, который они назвали «полицейским радаром для Вселенной». Это новый способ определения космологических расстояний, который потенциально может решить проблему хаббловской напряжённости и даже открыть путь в новую физику.
Эффект гравитационного линзирования с участием квазаров. Источник изображения:University of Tokyo
Предложенный учёными метод основан на анализе событий, связанных с сильным гравитационным линзированием: массивные галактики искажают свет далёких квазаров, создавая несколько изображений источника с определёнными временными задержками. Квазары — активные ядра галактик, то есть чёрные дыры с активным питанием — светятся с переменной яркостью. Эти перепады воспроизводятся в «копиях» с определёнными временными лагами с учётом длительности пути света по искривлённому пространству-времени. Зная массу галактики и распределение этой массы в пространстве, можно точно рассчитать расстояние до галактики-линзы и далёкого квазара, свет от которого она преломляет.
Это независимый метод расчёта расстояний во Вселенной, отличающийся от традиционной «лестницы расстояний» — измерений яркости цефеид и сверхновых типа Ia. Метод должен помочь решить проблему хаббловской напряжённости: несовпадение постоянной Хаббла при измерениях скорости расширения Вселенной в нашем ближайшем окружении и по реликтовому излучению.
Опираясь на выборку из восьми квазаров и новый метод, группа получила постоянную Хаббла, равную 72,8 ± 3,3 км/с/Мпк с погрешностью 4,5 %. Это согласуется с локальными измерениями (по цефеидам и сверхновым Ia, ~73 км/с/Мпк), но существенно отличается от значения 67,4 км/с/Мпк, которое дают данные о реликтовом излучении (проект Planck). Тем самым учёные снова подтвердили существование хаббловской напряжённости: она не может быть следствием ошибки в расчётах с помощью «лестницы расстояний», а значит, проблема реальна.
Эта проблема может означать существование новой физики за пределами стандартной космологической модели ΛCDM. В ближайшие годы команда планирует увеличить выборку гравитационно линзированных квазаров с нескольких десятков до сотен объектов благодаря телескопам James Webb, Euclid и LSST. Это позволит снизить погрешность до 1–2 % и окончательно установить, является ли расхождение между ранними и поздними измерениями постоянной Хаббла следствием систематических ошибок или свидетельством неизвестных физических процессов в эволюции Вселенной.
