Міжнародна команда науковців зробила прорив у розв’язанні однієї з найголовніших загадок сучасної космології — швидкості розширення Всесвіту. Дослідники довели, що інноваційний метод моделювання може значно підвищити точність вимірювання сталої Габбла — фундаментальної величини, що визначає темп цього розширення.
Стала Габбла (H0) — це основа сучасної космології. Саме вона визначає, наскільки швидко віддаляються галактики одна від одної. Однак є серйозна проблема: вимірювання швидкості розширення в ранньому Всесвіті, за даними реліктового випромінювання, та в сучасному, за спостереженням наднових зір, дають різні результати. Ця суперечність, відома як «напруга H0», вказує на можливу необхідність нової фізики або більш точних методів вимірювання.
Як зважити галактику за допомогою телескопа?
Один із найперспективніших способів незалежного виміру H0 — використання явища гравітаційного лінзування. Масивні скупчення галактик, як космічні лінзи, згинають світло, що проходить крізь них. Якщо за таким скупченням спалахує наднова, її світло може досягти нас кількома різними шляхами, створюючи кілька зображень. Ці зображення з’являються з невеликою часовою затримкою, яка безпосередньо залежить від сталої Габбла.
Проте точність цього методу обмежена нашою здатністю точно моделювати розподіл маси в лінзувальному скупченні. Це наче намагатися визначити форму кришталевої кулі, дивлячись лише на спотворені зображення за нею.
Революція в деталях — пікселізоване моделювання
Науковці з Шанхайської астрономічної обсерваторії запропонували радикальне рішення — пікселізоване моделювання. Традиційні методи аналізували лише положення зображень наднової. Нова ж техніка використовує всю інформацію, закодовану в яскравості кожного пікселя на так званих «дугах» — спотворених зображеннях джерела.
Порівняння методів на прикладі системи з надновою Requiem у скупченні галактик MACS J0138.0-2155 показало цікаві результати. Якщо традиційне моделювання давало значну похибку, то пікселізований метод зменшив невизначеність у визначенні H0 до всього ±0,8 км/с/Мпк, підвищивши точність більш ніж у 10 разів.
Майбутнє точних космічних вимірювань
Ця робота відкриває нову еру в космології. З появою таких інструментів, як космічний телескоп James Webb (JWST), аналогічний аналіз можна буде проводити для десятків подібних систем. Науковці вже моделюють майбутні відкриття обсерваторії Vera Rubin та китайського космічного телескопа CSST. Останній, у поєднанні з новою методикою, в теорії здатний виміряти сталу Габбла з неймовірною точністю до 0,1 км/с/Мпк.
Отже, поєднання потужних нових телескопів і провідних методів аналізу даних наближає нас до розгадки фундаментальної таємниці — істинної швидкості розширення нашого Всесвіту.
Раніше ми розповідали про те, як Едвін Габбл відкрив розширення Всесвіту.
За матеріалами Phys
