Последние годы в мире астрофизики отмечены как своего рода "кризисом в космологии" взгляда некоторых его представителей. Вопреки общему знанию об расширении Вселенной, измерение скорости этого расширения, известное как постоянная Хаббла, привело к некоторым несоответствиям. Эта проблема связана с использованием Лестницы космических расстояний, в которой астрономы применяют разные методы для измерения относительных расстояний на больших масштабах. Эти методы включают в себя оценку местных расстояний с использованием параллакса, близлежащих переменных звезд и сверхновых (так называемых "стандартных свечей").
Также проводятся измерения красного смещения космического микроволнового фона (CMB), что является реликтовым излучением, оставшимся после Большого взрыва, и используется для определения космологических расстояний. Различие между этими двумя методами, известное как "напряжение Хаббла", стало объектом активных исследований ученых, которые стремятся разрешить этот диссонанс.
В новом исследовании, международная группа астрофизиков, включая специалистов из Института Нильса Бора, представила инновационный метод измерения космического расширения. Этот метод предполагает наблюдение за слиянием нейтронных звезд (килонов) и может помочь разрешить проблему напряжения Хаббла.
Исследование проведено совместно учеными из Центра космического рассвета (DAWN) и Института Нильса Бора при Копенгагенском университете, а также исследователями из Тель-Авивского университета, Центра астрофизики Кэхилла (Калифорнийский технологический институт), Центра исследований тяжелых ионов GSI имени Гельмгольца, Астрофизической лаборатории Большого взрыва, исследовательской академии имени Гельмгольца в Гессене для проекта FAIR и исследовательской группы DARK в Институте Нильса Бора. Статья, детализирующая результаты этого исследования, была опубликована в журнале "Astronomy & Astrophysicals".
Научное сообщество давно знает о расширении Вселенной, и Эдвин Хаббл внес значительный вклад в это понимание. Следя за галактиками и измеряя красное смещение их световых кривых, он продемонстрировал, что галактики, удаленные от Млечного Пути, движутся от нас все быстрее. Это подтвердило прогнозы общей теории относительности Эйнштейна, которая предполагала расширение Вселенной. Измеряя скорость удаления других галактик, ученые стремились определить постоянную Хаббла.
Скорость расширения измеряется как "скорость на расстояние" и, по последним оценкам, составляет чуть более 20 километров в секунду на миллион световых лет. Это означает, что галактика, находящаяся на расстоянии 100 миллионов световых лет, движется от нас со скоростью 2000 километров в секунду, а галактика на расстоянии 200 миллионов световых лет движется со скоростью 4000 километров в секунду. Однако использование сверхновых для измерения расстояний и скоростей галактик дает значение 22,7 ± 0,4 километров в секунду, в то время как анализ реликтового излучения CMB приводит к значению 20,7 ± 0,2 километров в секунду. Это, возможно, кажется незначительным, но разница также влияет на оценку возраста Вселенной — 12,8 и 13,8 миллиардов лет соответственно.
Неопределенность в измерениях можно было ожидать, и усовершенствование методов измерения значительно сократило разрыв между ними. В настоящее время астрономы и космологи сталкиваются с несовместимостью этих двух значений и активно исследуют, может ли систематическая ошибка повлиять на одно из измерений или же здесь имеет место новая физика ранней Вселенной, наподобие теории о ранней темной энергии.
В своем исследовании команда ученых представила новый метод измерения расстояний, что может помочь разрешить это противоречие. Авторами исследования являются астрофизики из Института Нильса Бора, во главе с Альбертом Снеппеном, доктором философии и студентом факультета астрофизики Центра Космического рассвета Института Нильса Бора.
В предыдущем исследовании, под названием "Сферическая симметрия в килоновой AT2017gfo/GW170817", Снеппен и его коллеги сообщили об открытии "идеального космического взрыва", что противоречило предыдущим представлениям о килоновых и указывало на идеально сферический характер этого события. Они также продемонстрировали, что, несмотря на сложность, килоновые можно описать с использованием одной температуры, как указано в другом исследовании, опубликованном в сентябре под названием "О спектре черного тела килоновых".
Этот простой аспект килоновых, в сочетании с их очевидной симметрией, позволил Снеппену точно определить количество излучения, создаваемого событием. Сравнивая это излучение с тем, которое достигает Земли, астрономы могут измерить расстояние до килоновой звезды. Это открывает путь для разработки нового, независимого метода измерения расстояний до галактик, содержащих килоновые звезды.
