Последние десять лет ученые ломали голову над странным несоответствием в данных о расширении Вселенной.

Скорость этого расширения, казалось, различалась в зависимости от того, смотрели ли на раннюю Вселенную или на современную.

Если бы это подтвердилось, пришлось бы пересмотреть Стандартную модель — наше лучшее описание устройства космоса.

Но благодаря новому космическому телескопу «Джеймс Уэбб» астрономы из Чикагского университета получили более точные данные — и теперь кажется, что никакого противоречия нет.

Новые данные подтверждают, что Стандартная модель Вселенной по-прежнему работает, — говорит профессор Венди Фридман, ведущий эксперт в спорах о скорости расширения, известной как постоянная Хаббла. — Это не значит, что мы никогда не найдем нестыковок, но пока постоянная Хаббла не выглядит проблемой.

Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal.

Как измеряют расширение Вселенной

Есть два основных способа:

• Анализ реликтового излучения — «эха» Большого взрыва, которое рассказывает о ранней Вселенной.
• Измерение скорости разбегания галактик вокруг нас — но тут сложнее, потому что точное определение расстояний до звезд всегда было проблемой.

Фридман работает со вторым методом. Ее команда использует три подхода:

1. Сверхновые — когда звезда взрывается, ее пиковая яркость помогает вычислить расстояние.
2. Красные гиганты — у этих звезд есть характерный предел яркости.
3. Углеродные звезды — их свечение тоже подчиняется определенным закономерностям.

Но все эти измерения требуют поправок:

• Учет космической пыли, которая затемняет свет.
• Проверка изменений яркости звезд со временем.
• Коррекция погрешностей приборов.

Телескоп «Джеймс Уэбб» (запущен в 2021 году) значительно улучшил точность. Он в четыре раза четче „Хаббла“ и в десять раз чувствительнее, что позволяет различать отдельные звезды в далеких галактиках.

Мы увеличили выборку галактик для калибровки сверхновых, и это серьезно укрепило результат, — говорит Фридман.

Ее последние расчеты дают значение 70,4 км/с на мегапарсек  (±3%), что почти совпадает с данными по реликтовому излучению (67,4 ±0,7%).

Инфракрасные датчики «Уэбба» видят сквозь пыль, которая раньше мешала точным измерениям, — объясняет соавтор Барри Мэдор. — А еще он точнее фиксирует яркость звезд.

Почему это важно

Астрофизики потратили годы на поиск теорий, которые объяснили бы расхождение в скорости расширения.

Было написано больше тысячи статей, но проблема оказалась сложнее, чем казалось, — признает Фридман.

Стандартная модель Вселенной по-прежнему не объясняет темную материю и темную энергию, но теперь ясно, что искать ответы надо не в постоянной Хаббла.

В следующем году команда Фридман изучит скопление Кома с помощью «Уэбба» — это позволит измерить скорость расширения без сверхновых.

Я уверена, что за пару лет мы окончательно проясним этот вопрос, — говорит она.

Этот результат важен, потому что:

• Подтверждает надежность Стандартной модели — основы современной космологии.
• Снижает неопределенность в расчетах — теперь данные ранней и современной Вселенной согласуются.
• Демонстрирует возможности «Джеймса Уэбба» — телескоп оправдывает ожидания, открывая новые горизонты в астрономии.
• Фокусирует поиск загадок Вселенной — теперь ясно, что темную материю и энергию надо искать в других явлениях.

Хотя данные «Уэбба» впечатляют, стоит помнить:

• Статистическая погрешность все еще есть  (±3% против ±0,7% у реликтового излучения).
• Методы Фридман основаны на калибровке по звездам — если в их моделях есть скрытые ошибки, итоговые цифры могут измениться.
• Скопление Кома — лишь один тест — нужно больше независимых проверок.

Ранее ученые составили карту, которая позволит отслеживать расширение Вселенной.