Уже почти три десятилетия нам известно, что Вселенная расширяется ускоренно. Феномен, получивший название «тёмная энергия», является причиной этого расширения. Однако скорость расширения Вселенной, которая известна как постоянная Хаббла, до сих пор не измерена точно.
Не из-за отсутствия попыток.
На протяжении последних десятилетий было предложено несколько методов измерения постоянной Хаббла. Однако проблема заключается в том, что эти методы дают различные результаты, что создаёт путаницу.
Эту загадку, известную как напряжение Хаббла, становится всё сложнее разрешить по мере улучшения точности измерений. Поэтому астрономы ищут новые и более точные способы измерения расширения Вселенной.
Источник: CTIO / NOIRLab / NSF / AURA / SMASH / D
В новой статье, написанной тремя швейцарскими учёными, описывается метод улучшения одного из подходов. В этом методе используется группа красных гигантов — старые звёзды, которые сожгли большую часть водорода в своих ядрах. В определённый момент своей эволюции они переходят от сжигания водорода к сжиганию гелия, и это изменение приводит к резкому увеличению яркости. Звёзды на этом этапе своего жизненного цикла достигают «вершины ветви красных гигантов», TRGB (Tip of the red-giant branch). Это позволяет использовать их в качестве «стандартных свечей» для более точного измерения расстояний между звёздами.
Однако, яркость этих звёзд не является постоянной, они имеют колебания. Колебания яркости связаны с волнами, пробегающими по слоям звезды. Учёные знают об этих колебаниях из предыдущих исследований звёздной эволюции, но они ещё не были учтены в попытках разрешить проблему однозначности напряжённости Хаббла. В новой работе учёные обратили внимание на этот аспект и использовали его для определения возраста красных гигантов, находящихся «на вершине ветви». Это позволило улучшить измерение постоянной Хаббла.
«Молодые красные гиганты вблизи этапа TRGB немного менее яркие, чем их старшие собратья. Колебания яркости, которые мы наблюдаем, позволяют понять, с каким типом звёзд мы имеем дело: более старые звёзды „колеблются“ с более низкой частотой. Теперь, когда мы можем различать возраст красных гигантов на TRGB, мы сможем на основе этого улучшить измерение постоянной Хаббла», — говорит ведущий автор Ричард Андерсон.
Эта работа потенциально предоставит уверенность в понимании расширения Вселенной. Однако она не решает полностью проблему напряжённости Хаббла. Самый большой разрыв между различными измерениями постоянной Хаббла наблюдается между недавними недавними наблюдениями сверхновых типа 1А, переменными цефеид, килоновыми и красными гигантами, а также наблюдениями ранней Вселенной, в частности космического микроволнового фона.
Тем не менее, чем точнее измерения, тем больше астрофизики уверены, что в физике Вселенной скрываются новые законы, которые ждут своего открытия. Исследование колебаний красных гигантов на этапе TRGB является шагом в этом направлении.