Группа исследователей под руководством астрофизиков из Миннесотского университета впервые применила новый метод оценки скорости расширения Вселенной. Для расчета постоянной Хаббла — ключевого коэффициента одноименного космологического закона, описывающего расширение Вселенной — ученые использовали несколько изображений взрыва одной далекой сверхновой, увеличенных гравитационной линзой.
Исследователи использовали для расчета данные наблюдений в 2014 и 2015 годах за сверхновой Рефсдала. Это первый в истории пример многократной съемки сверхновой звезды, вызванной гравитационным линзированием. На одном изображении, полученном в 2014 году, этот взрыв виден сразу четыре раза. Проанализировав данные, исследователи предсказали ее появление и повторно наблюдали ту же сверхновую в новом месте год спустя.
Сверхновая Рефсдала на поле скопления галактик MACS J1149. Изображение: Patrick L. Kelly et al., The Astrophysical Journal
Эти множественные изображения появились из-за того, что сверхновая была гравитационно линзирована скоплением галактик. Под действием гравитации объекта с огромной массой свет от фоновых объектов, расположенных за таким, массивным скоплением искривляется и увеличивается.
Исследователи использовали данные об изменении изображений, полученных в 2014 и 2015 годах, чтобы измерить скорость расширения Вселенной. Теоретическое обоснование для такого расчета было разработано еще в 1964 году норвежским астрономом Сьюром Рефсдалом. Но до сих пор не было данных для выполнения расчета. Данные наблюдений за сверхновой Рефсдала дали значение постоянной Хаббла равное 66,6 (км/с)/Мпк с погрешностью +4,1/ — 3,3.
В астрономии существует два альтернативных способа для оценки расширения Вселенной. Один использует наблюдения за цефеидами (яркими объектами ближайшей Вселенной), а второй — космический микроволновый фон. Проблема в том, что эти измерения отличаются примерно на 10%. Если оба измерения точны, это означает, что текущая теория о составе Вселенной неполна. Результаты альтернативного наблюдения с помощью гравитационного линзирования ближе ко второму расчету.
Наши измерения подтверждают значение на основе космического микроволнового фона, хотя оно не находится в сильном противоречии со значением цефеид. Если наблюдения будущих сверхновых, которые также будут гравитационно линзированы скоплениями, дадут аналогичный результат, это выявит проблему с текущим значением расчета постоянной Хаббла для цефеид или с нашим пониманием темной материи скопления галактик.
Патрик Келли, соавтор исследования
