Международная группа исследователей под руководством доктора Бренды Фрай из Университета Аризоны обнаружила редкую сверхновую типа Ia, получившую прозвище «Сверхновая H0pe», в галактическом скоплении PLCK G165.7+67.0 с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба.
Эта сверхновая, помимо того, что является одной из самых удаленных из когда-либо наблюдавшихся, обладает уникальной особенностью: она кажется втрое больше из-за эффекта гравитационного линзирования. Это явление, вызванное искажением пространства-времени скоплением галактик на переднем плане, позволило ученым наблюдать один и тот же звездный взрыв в три разных момента его эволюции.
Открытие было сделано в рамках программы PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionisation and Lensing Science) и предлагает новый независимый метод измерения постоянной Хаббла, то есть скорости расширения Вселенной. И это дало результаты, которые еще раз подтверждают наличие Хаббловского натяжения.
Постоянная Хаббла, описывающая скорость расширения Вселенной, находится в центре научной дискуссии, известной как «хаббловское напряжение». Этот термин означает расхождение между значениями константы, измеренными разными методами.
С одной стороны, измерения, основанные на наблюдениях за локальной Вселенной, с использованием таких индикаторов расстояния, как цефеиды и сверхновые типа Ia, как правило, дают более высокое значение постоянной Хаббла. С другой стороны, оценки, основанные на наблюдениях за космическим фоновым излучением, которое дает нам представление о ранней Вселенной, указывают на более низкое значение.
Это несоответствие побудило астрономов искать новые, независимые и более точные методы измерения. Телескоп «Джеймс Уэбб» уже внес свой вклад в эти усилия, подтвердив предыдущие измерения телескопа «Хаббл», основанные на цефеидах и сверхновых типа Ia.
Однако напряженность сохраняется, что говорит о необходимости пересмотра наших космологических моделей или о том, что мы можем столкнуться с новой физикой, выходящей за рамки Стандартной модели.
Сверхновая H0pe представляет собой новый подход к измерению постоянной Хаббла. Эта сверхновая типа Ia находится на расстоянии около 3,5 миллиарда световых лет от Земли и первоначально наблюдалась как три яркие точки на изображении скопления PLCK G165.7+67.0, полученном «Уэббом».
Уникальность этого открытия заключается в эффекте гравитационного линзирования, который позволил получить три изображения одной и той же сверхновой. Это явление позволило исследователям наблюдать за взрывом в три разных момента его эволюции, поскольку свет проходил пути разной длины, чтобы достичь Земли.
Объединив временные задержки между изображениями, расстояние до сверхновой и свойства гравитационной линзы, команда смогла рассчитать новое значение постоянной Хаббла: 75,4 км в секунду на мегапарсек с погрешностью +8,1 и -5,5.
Этот результат был получен в результате тщательного процесса с участием семи независимых подгрупп, каждая из которых предоставила модели линзирования для описания распределения материи в скоплении галактик.
Значение постоянной Хаббла, полученное в результате наблюдения сверхновой H0pe, согласуется с результатами измерений в локальной Вселенной, но остается в противоречии со значениями, полученными в ранней Вселенной. Таким образом, этот результат не решает окончательно проблему хаббловского напряжения, хотя и предлагает новый независимый метод решения этой проблемы.
Открытие сверхновой H0pe представляет собой лишь второй случай, когда этот метод был использован для измерения постоянной Хаббла, и первый - с использованием «стандартной свечи», такой как сверхновая типа Ia.
Последствия этого исследования заключаются, с одной стороны, в подтверждении надежности измерений в локальной Вселенной. С другой стороны, очевидная необходимость дальнейших исследований, чтобы понять расхождение со значениями в ранней Вселенной.
В августе прошлого года Венди Фридман и ее коллеги из Чикагского университета пролили новый свет на этот вопрос, предположив, что такого понятия, как хаббловское напряжение, может не существовать. В действительности, используя три независимых метода анализа данных по 10 соседним галактикам, команда получила значение скорости расширения, находящееся где-то между предыдущими оценками, что потенциально позволило примирить расхождения. Однако теперь вновь стало очевидно, что противоречия сохраняются.
Будущие наблюдения «Джеймса Уэбба» в рамках третьего цикла обещают уменьшить неопределенность, что позволит более точно определить постоянную Хаббла.
