Астрономы обнаружили две сверхновые, свет которых, разделённый гравитационным линзированием, появится вновь в течение следующих 60 лет, предоставляя уникальную возможность измерить скорость расширения Вселенной с беспрецедентной точностью. Этот естественный эксперимент может помочь разрешить давний конфликт в космологии: «напряжение Хаббла», когда различные методы дают противоречивые значения скорости расширения Вселенной.
Космическая Задержка во Времени
В основе этого прорыва лежит гравитационное линзирование. Массивные скопления галактик действуют как космические увеличительные стекла, искривляя и разделяя свет от далёких сверхновых на несколько изображений. Каждое изображение проходит по разному пути в пространстве-времени, что приводит к разному времени прибытия. Одна сверхновая, получившая название SN Ares, взорвалась почти 10 миллиардов лет назад; её свет уже достиг Земли. Однако два дополнительных изображения Ares появятся примерно через 60 лет из-за экстремального замедления времени под действием гравитации.
Другая сверхновая, SN Athena, ожидается в течение следующего одного-двух лет. Хотя она менее точна, чем Ares, Athena послужит проверочным испытанием наших космологических моделей.
Почему Это Важно: Напряжение Хаббла
Вселенная, кажется, расширяется с разными скоростями в зависимости от того, как её измеряют учёные. Наблюдения космического микроволнового фона (послесвечения Большого взрыва) указывают на скорость расширения 67 километров в секунду на мегапарсек. Однако измерения с использованием цефеид (стандартных свечей) дают более высокую скорость — 73 километра в секунду на мегапарсек.
Это расхождение, известное как напряжение Хаббла, является серьёзной проблемой в современной космологии. Оно может указывать на то, что наше понимание Вселенной неполно, или что в наших измерениях есть неизвестные систематические ошибки.
Программа VENUS и Роль JWST
Открытие SN Ares и SN Athena стало результатом программы Vast Exploration for Nascent, Unexplored Sources (VENUS), использующей космический телескоп James Webb (JWST). VENUS специально нацелен на плотные скопления галактик, максимизируя шансы на обнаружение этих редких, гравитационно линзированных событий.
«Сильное гравитационное линзирование превращает скопления галактик в самые мощные телескопы, созданные природой», — говорит Сэйдзи Фудзимото, главный исследователь программы VENUS.
До VENUS и JWST было обнаружено менее десяти таких линзированных сверхновых. С июля прошлого года VENUS уже идентифицировал восемь новых линзированных сверхновых всего за 43 наблюдения, удвоив известную выборку.
Взгляд в Будущее: Самосогласованное Измерение
Ключевым преимуществом этого подхода является то, что он обеспечивает «единый, самосогласованный шаг» для измерения скорости расширения Вселенной. Сравнивая прогнозируемое время прибытия линзированных изображений с их фактическим наблюдаемым временем, учёные могут уточнить свои оценки постоянной Хаббла независимо от других методов. Это крайне важно в области, где трудно исключить систематические ошибки.
Судьба Вселенной висит на волоске. Если тёмная энергия ослабнет, расширение в конечном итоге может смениться сжатием. Более точное измерение скорости расширения Вселенной не только поможет разрешить напряжение Хаббла, но и прольёт свет на долгосрочную эволюцию космоса.
