Ученые ищут способ разрешить «напряжение Хаббла»
Космологи десятилетиями спорят о скорости расширения Вселенной, сталкиваясь с противоречиями в методах измерения. Израильский телескоп ULTRASAT может стать ключом к решению этой фундаментальной научной проблемы.
«Кризис предотвращен», — гласили заголовки ряда СМИ в середине июня этого года. «Вселенная все еще расширяется». Некоторые даже отмечали, что она расширяется с ускорением. «Кризисом» стало исследование группы ученых из Южной Кореи, опубликованное в ноябре 2025 года, в котором авторы утверждали, что Вселенная все еще расширяется, но темпы этого процесса постепенно снижаются. Это утверждение вызвало больше ажиотажа в популярной прессе, чем в сообществе космологов. И действительно — прошло около семи месяцев до публикации первой статьи, опровергающей выводы корейских исследователей и разъясняющей, что Вселенная по-прежнему расширяется с ускорением.
Мы уже почти сто лет знаем, что Вселенная расширяется, а в последние десятилетия — что она делает это все быстрее. На самом деле, под статьей, опровергающей корейскую теорию, стоят подписи Адама Рисса и Брайана Шмидта, двух из трех лауреатов Нобелевской премии по физике за открытие ускоренного расширения Вселенной. Но, несмотря на накопленные обширные знания, физики до сих пор не могут ответить, какая сила движет этим расширением, к чему именно оно ведет, и даже не могут прийти к согласию относительно его скорости. Споры об этом заполняют горы статей, накаляют страсти на научных конференциях и получают немало исследовательских бюджетов.
Самая большая ошибка
В начале двадцатого века в обсерватории Гарвардского университета работала астроном Генриетта Ливитт. Она входила в отдел «вычислителей» — людей, которые проводили измерения и анализ данных на снимках, сделанных телескопами. Помимо этой работы, Ливитт проводила собственные исследования звезд, называемых «цефеидами». Это звезды, яркость которых меняется с постоянной периодичностью. Обнаружив сотни таких объектов, Ливитт выявила тесную связь: чем длиннее период цикла, тем ярче звезда. Когда другие астрономы смогли измерить геометрическими методами расстояние до одной из цефеид, метод Ливитт превратился в точный измеритель абсолютного расстояния.
В 1924 году Эдвин Хаббл использовал ее метод для измерения расстояния до переменной цефеиды в туманности Андромеды и обнаружил, что это отдельная галактика, находящаяся далеко за пределами Млечного Пути. Вскоре после этого астроном Весто Слайфер с помощью спектроскопа измерил скорость галактик по отношению к нам, используя эффект Доплера. Астрономы называют это «красным смещением». Хаббл пошел дальше и обнаружил четкую корреляцию: чем дальше была галактика, тем быстрее она удалялась. Открытие, опубликованное в 1929 году и получившее название «закон Хаббла», доказало, что Вселенная не статична, а расширяется.
Альберт Эйнштейн, изначально пытавшийся сбалансировать уравнения общей теории относительности с помощью «космологической постоянной», чтобы избежать коллапса Вселенной, после открытий Хаббла признал свою неправоту. Он вычеркнул эту постоянную из уравнений, назвав ее «самой грубой ошибкой, которую я совершил в своей жизни».
Вопрос скорости
После открытия расширения физики попытались понять, насколько быстро оно происходит. Первоначальный показатель, «постоянная Хаббла» (H0), составлял около 500 км/с на мегапарсек, однако последующие исследования снизили это значение. Сегодня общепринятый возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет.
К концу двадцатого века расширение снова вернулось в повестку дня благодаря двум открытиям. В 1963 году Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили космическое фоновое излучение, оставшееся после Большого взрыва. Позже спутник COBE подтвердил наличие флуктуаций в этом излучении. Второе открытие произошло в 1998 году, когда две группы исследователей, изучая сверхновые типа Ia, обнаружили, что далекие сверхновые выглядят тусклее, чем ожидалось. Это означало, что Вселенная расширяется с ускорением. В 2011 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия по физике Солу Перлмуттеру, Брайану Шмидту и Адаму Риссу.
Разрешение противоречия
Сегодня существует «напряжение Хаббла» (Hubble Tension) — разрыв примерно в десять процентов между скоростью расширения, измеренной локально (около 74 км/с на мегапарсек), и скоростью, рассчитанной по космическому фоновому излучению (около 67 км/с на мегапарсек). «Существующая космологическая модель не допускает такого напряжения», — объяснил профессор Дорон Кушнир с факультета физики элементарных частиц и астрофизики Института Вейцмана.
Корейское исследование, вызвавшее споры в прошлом году, пыталось разрешить это противоречие, утверждая, что Вселенная перешла к замедленному расширению. Однако оппоненты, включая Рисса, доказали, что авторы допустили ошибки в калибровке возраста сверхновых. Тем временем Кушнир и его аспирантка Даниэла ван дер Баум работают над уточнением шкалы расстояний с помощью галактики NGC 4258, которую они называют «Розеттским камнем звезд-цефеид».
Израильский путь
Решение может прийти из Израиля благодаря космическому телескопу ULTRASAT, разработку которого возглавляет Институт Вейцмана. Запуск запланирован на 2028 год. Телескоп будет измерять ультрафиолетовое излучение, возникающее при столкновении нейтронных звезд — так называемых килоновых. «Если будет достаточно таких измерений, мы сможем рассчитать постоянную Хаббла с хорошей точностью», — отметил Кушнир.
В конечном счете, для завершения космологической теории ученым придется объяснить природу «темной энергии» и «темной материи». «Тысячи физиков пытаются найти этому решение, но для хорошего объяснения нам неизбежно придется изменить стандартную модель и, по сути, изменить физику», — заключил Кушнир.
