Астрономы уточнили скорость расширения Вселенной

Используя новый метод оценки космических расстояний на основе измерения средней яркости звезд в гигантских эллиптических галактиках, астрономы получили уточненное значение скорости расширения локальной Вселенной. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Скорость расширения Вселенной — один из ключевых параметров космологии. С увеличением расстояния от Земли она возрастает благодаря действию темной энергии, природа которой до сих пор остается загадкой. Коэффициент, который связывает расстояние до любого внегалактического объекта со скоростью его удаления, называется постоянной Хаббла, или H0. По своей физической сути это локальное ускорение, выраженное в километрах в секунду на мегапарсек.

Постоянная Хаббла входит в базовые уравнения космологии, описывающие эволюцию Вселенной, но проблема заключается в том, что измерения, произведенные разными методами, дают различные значения этой величины.

Традиционно ученые используют для оценки скорости расширения Вселенной два метода расчета: первый базируется на реликтовом излучении, второй — на случайном появлении сверхновых в удаленных галактиках. Согласно первому методу, величина H0 примерно равна 67,4, а по второму — 74. Естественно, астрономы обеспокоены этим несоответствием и постоянно ищут новые способы измерения постоянной Хаббла.

Новое значение H0 появилось как побочный продукт обзора близлежащих галактик MASSIVE, в котором ученые используют космические и наземные телескопы для детального изучения 100 самых массивных галактик в пределах примерно 100 мегапарсеков, или 330 миллионов световых лет от Земли.

Чтобы получить H0, ученые проекта MASSIVE измерили флуктуации поверхностной яркости 63 гигантских эллиптических галактик и определили расстояние до каждой из них в зависимости от их скорости. Авторы отмечают, что достоинство метода флуктуации поверхностной яркости (SBF) в том, что он не зависит от других параметров или способов наблюдения и может обеспечить более точные оценки расстояний, чем другие методы.

"Для измерения расстояний до галактик, удаленных до 100 мегапарсеков, это фантастический метод, — приводятся в пресс-релизе Калифорнийского университета в Беркли слова руководителя исследования, профессора астрономии и физики Ма Чун-Пэй (Chung-Pei Ma). — Это первая работа, которая собирает большой однородный набор данных по 63 галактикам для изучения H0 с помощью метода SBF".

Методика, использующая флуктуации поверхностной яркости, — одна из новейших. Она основана на том факте, что гигантские эллиптические галактики — очень древние, имеют постоянную популяцию старых звезд, в основном красных гигантов. С помощью широкоугольной камеры на космическом телескопе "Хаббл" исследователи получили инфракрасные изображения каждой галактики в высоком разрешении и рассчитали, насколько яркость каждого пикселя изображения отличается от средней инфракрасной яркости по всей галактике. Известно, что чем плавнее колебания по всему изображению, тем дальше от нас находится галактика. После внесения поправок на такие дефекты, как яркие области звездообразования, авторы получили расстояния до каждого из 63 объектов.

В прошлом году ученые из группы MASSIVE уже опробовали этот метод для определения расстояния до гигантской эллиптической галактики NGC 1453 в южном созвездии Эридана. Результаты нового исследования позволили рассчитать "местное" значение постоянной Хаббла для большого количества галактик.

Оно составило 73,3 километра в секунду на мегапарсек, что очень близко к результатам оценки по сверхновым типа Ia — методу, который в космологии считают золотым стандартом. Это означает, что на каждый мегапарсек — 3,3 миллиона световых лет, или три миллиарда триллионов километров — Вселенная расширяется на 73,3 километра в секунду.