Гравитационные линзы позволяют измерить расширение Вселенной
AstroNews.ru - 18 Ноября 2020 11:55:11
Одним из ключевых вопросов космологии является определение точной скорости расширения Вселенной. Два современных метода определения этой скорости дают различные, противоречивые значения. В новом исследовании физик Дэвид Харви (David Harvey) из Лейденского университета, Нидерланды, адаптировал для этих целей третий, независимый метод, основанный на измерениях свойства галактик искажать траекторию света, которое предсказал в свое время Эйнштейн.
О том, что Вселенная расширяется, нам известно на протяжении уже примерно 100 лет. Астрономы заметили, что свет, идущий от далеких галактик, характеризуется большей длиной волны, по сравнению со светом, идущим со стороны близлежащих галактик. Световые волны наблюдаются растянутыми, или испытывающими красное смещение, что указывает на стремительное удаление от нас далеко расположенных галактик.
Эта скорость расширения, называемая постоянной Хаббла, может быть измерена. Согласно первому из современных методов, основанному на измерении яркостей источников с постоянной светимостью (сверхновых типа Ia), галактики удаляются от нас со скоростью, увеличивающейся на 73 километра в секунду на каждый мегапарсек расстояния. Однако альтернативный способ измерения постоянной Хаббла, основанный на точных измерениях параметров реликтового излучения Вселенной, дает значительно меньшее значение, составляющее не более 67 километров в секунду на мегапарсек.
Для выяснения причин этого расхождения Харви предлагает использовать известный метод, основанный на гравитационном линзировании. Эффект гравитационного линзирования состоит в том, что свет, идущий от далекого источника, претерпевает искажения в случае нахождения на линии наблюдения массивного объекта, например галактики. При смещении центра галактики относительно линии наблюдения траектории отдельных лучей света будут отличаться, поэтому в случае кратковременной вспышки на далеком источнике можно ожидать различную задержку сигнала для двух отдельных лучей света, связанную с увеличением длины траектории. Эта задержка позволяет независимым образом оценить расстояние до далекой галактики, что, в свою очередь, дает возможность рассчитать постоянную Хаббла.
Однако использование этого метода затруднено тем, что получаемое значение расстояния до далекой галактики зависит от свойств галактики-линзы. Чтобы избежать трудоемкого моделирования свойств галактик-линз, Харви предлагает использовать тысячи таких галактик, и затем усреднить их свойства без подробного моделирования. Это даст возможность определить постоянную Хаббла с ошибкой не более 2 процентов, указывает ученый.
Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.