Учёные измерили волны пространства-времени в попытке разрешить хаббловскую напряжённость

Астрономы уже много лет спорят о точном значении постоянной Хаббла, которая описывает скорость расширения Вселенной. Проблема в том, что при измерении разными способами они зарабатывают разные ответы. Измеряя её с помощью особенностей реликтового излучения, они получают приблизительно 67 километров в секунду на мегапарсек. Измеряя с помощью близлежащих сверхновых, получают значение, близкое к 73. Это противоречие не даёт покоя космологам уже почти десять лет и называется хаббловской напряжённостью.

Теперь группа исследователей представила в дискуссию совершенно новые измерения, и они сделали это с помощью одних из самых необычных объектов во Вселенной.

Гравитационные волны — это волны в ткани пространства-времени, возникающие при столкновении массивных объектов, таких как чёрные дыры. LIGO, Virgo и KAGRA — глобальная сеть чрезвычайно чувствительных детекторов — с 2015 года «прислушивается» к этим астрономическим колебаниям. Их особенность для космологии заключается в том, что гравитационные волны несут информацию о расстоянии до источника, закодированную непосредственно в самом сигнале. Их называют «стандартными сиренами» — как «стандартные свечи», только для ушей, а не для глаз.

В новом исследовании была использована вариация этой идеи. У большинства событий, связанных с гравитационными волнами, нет аналога в видимом свете, который помог бы точно определить, из какой галактики они пришли. С этими так называемыми «тёмными сиренами» работать сложнее, но их гораздо больше. Объединив семнадцать хорошо локализованных событий гравитационных волн с глубокими обзорами галактик и машинным обучением для статистического расчёта расстояний, команда пришла к значению постоянной Хаббла, равному 69,9 километра в секунду на мегапарсек.

Интересно, что это значение расположилось между двумя противоборствующими результатами. Больше 67, меньше 73. С уменьшением неопределённостей по мере накопления данных об обнаружении гравитационных волн результат начинает приобретать реальный вес.

На самом деле, то, что мы называем «постоянной» Хаббла, строго говоря, не является постоянной — этот коэффициент менялся на разных этапах жизни Вселенной. В ранней Вселенной преобладала гравитация, и плагин замедлялось. Затем, приблизительно пяти миллиардов лет назад, верх взяла тёмная энергия и перевела процедура в режим ускоряющегося расширения, которое мы наблюдаем сегодня.

Два упомянутых конкурирующих метода измерения не просто дают разные цифры — они исследуют разные эпохи. Способ измерения реликтового излучения изучает раннюю Вселенную, экстраполируя измерения на настоящее время с помощью нашей лучшей модели космической эволюции. Способ измерения сверхновых позволяет непосредственно измерить состояние локальной Вселенной сегодня. Если их результаты расходятся, это может означать не просто ошибку одной из сторон. Это может означать, что наша модель эволюции Вселенной от того времени до настоящего момента является фундаментально неполной и что тёмная энергия не так постоянна, как мы предполагали, или что в ранней Вселенной произошло что-то неожиданное, чего мы не учли. Вот почему независимые измерения, подобные этому, использующие совершенно другой физический алгоритм, так ценны.