Астрономи виявили дві наднові зірки, світло яких, розділене гравітаційними лінзами, знову з’явиться протягом наступних 60 років, надаючи унікальну можливість виміряти швидкість розширення Всесвіту з безпрецедентною точністю. Цей природний експеримент може допомогти вирішити давній конфлікт у космології: «напруження Хаббла», де різні методи дають суперечливі значення для швидкості розширення Всесвіту.
Космічна затримка часу
Цей прорив заснований на гравітаційному лінзуванні. Величезні скупчення галактик діють як космічні збільшувальні скла, згинаючи та розділяючи світло від далеких наднових на кілька зображень. Кожне зображення проходить інший шлях у просторі-часі, що призводить до різного часу прибуття. Одна наднова, названа SN Ares, вибухнула майже 10 мільярдів років тому; її світло вже досягло Землі. Однак два додаткових зображення Ареса з’являться приблизно через 60 років через екстремальне затягування часу через гравітацію.
Ще одна наднова, SN Athena, очікується протягом наступних одного-двох років. Незважаючи на те, що Афіна менш точна, ніж Арес, вона слугуватиме тестом для підтвердження концепції наших космологічних моделей.
Чому це важливо: напруга Хаббла
Здається, що Всесвіт розширюється з різною швидкістю залежно від того, як це вимірюють вчені. Спостереження космічного мікрохвильового фону (післясвітіння Великого вибуху) вказують на швидкість розширення 67 кілометрів на секунду на мегапарсек. Однак вимірювання з використанням цефеїд (стандартних свічок) дають вищу швидкість — 73 кілометри на секунду на мегапарсек.
Ця розбіжність, відома як напруга Хаббла, є основною проблемою сучасної космології. Це може вказувати на те, що наше розуміння Всесвіту є неповним, або що в наших вимірюваннях є невідомі систематичні помилки.
Програма VENUS і роль JWST
Відкриття SN Ares і SN Athena стало результатом програми «Велике дослідження нових, невивчених джерел» (VENUS) за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST). VENUS спеціально націлений на щільні скупчення галактик, максимізуючи шанси на виявлення цих рідкісних гравітаційних подій.
«Потужне гравітаційне лінзування перетворює скупчення галактик на найпотужніші телескопи природи», — говорить Сейдзі Фудзімото, головний дослідник програми VENUS.
До VENUS і JWST було виявлено менше десяти таких лінзованих наднових. З липня минулого року VENUS вже ідентифікувала вісім нових лінзованих наднових лише за 43 спостереження, що подвоїло відому кількість.
Погляд у майбутнє: самоузгоджене вимірювання
Ключовою перевагою цього підходу є те, що він забезпечує «єдиний самоузгоджений крок» для вимірювання швидкості розширення Всесвіту. Порівнюючи передбачуваний час прибуття зображень в лінзах із фактичним часом спостереження, вчені можуть уточнити свої оцінки постійної Хаббла незалежно від інших методів. Це надзвичайно важливо в області, де важко усунути систематичні помилки.
Доля Всесвіту висить на волосині. Якщо темна енергія слабшає, розширення може зрештою поступитися місцем стисненню. Більш точне вимірювання швидкості розширення Всесвіту не тільки допоможе вирішити проблему Хаббла, але й проллє світло на довгострокову еволюцію космосу.
