Несмотря на то, что астрономы измеряют космические расстояния на протяжении более чем ста лет, они не могут прийти к единому мнению относительно скорости расширения Вселенной. Метод, основанный на измерении расстояний до особого класса стареющих звезд в других галактиках – называемый методом J-области асимптотической ветви гигантов (J-region Asymptotic Giant Branch, или метод JAGB) – может помочь разрешить это противоречие.

В новой работе исследователи во главе с магистрантом Чикагского университета, США, Эбигейл Ли (Abigail Lee) проанализировали наблюдения света, идущего со стороны одной близлежащей галактики, для подтверждения возможности использования метода JAGB для измерения космических расстояний. Этот новый метод позволит в будущем производить независимые определения расстояния и может дать ответ на один из важнейших вопросов современной космологии: насколько быстро происходит расширение Вселенной?

В 1920 г. американский астроном Эдвин Хаббл открыл, что чем дальше от нас находится галактика, тем с большей скоростью она удаляется от нас. Отношение между расстоянием до галактики и скоростью ее движения носит название постоянной Хаббла.

Постоянная Хаббла является фундаментальной характеристикой нашего мира, однако ее прямые измерения, использующие данные по расстояниям до галактик и так называемые «стандартные свечи» в форме сверхновых типа Ia, расходятся с измерениями, основанными на изучении реликтового излучения – фонового излучения ранней Вселенной. Это расхождение является одной из крупнейших проблем современной космологии.

Метод JAGB может помочь разрешить эту проблему. Звезды, относящиеся к области J асимптотической ветви гигантов, представляют собой особый класс стареющих гигантов, содержащих значительные количества углерода в атмосфере, который доставляется к поверхности с конвективными потоками, в результате чего поверхность приобретает отчетливый цвет и характеризуется определенной яркостью, что позволяет идентифицировать эти звезды на фоне других звезд галактики.

«Мы наблюдали эмпирически, что данные звезды демонстрируют неизменную светимость при переходе от одной галактики к другой», — сказала Ли.

Это свойство звезд JAGB позволяет использовать их в качестве «стандартных свечей». В своей работе команда Эбигейл использовала четыре разных независимых метода оценки космических расстояний с целью определения сравнительных характеристик метода JAGB. Проведенный анализ показал, что метод JAGB является более быстрым, точным и удобным, в сравнении с другими известными методами определения космических расстояний. Метод может быть использован для калибровки значений расстояний до сверхновых типа Ia – других «стандартных свеч», позволяющих оценивать большие по величине космические расстояния, такие как расстояния до далеких галактик. Скорректированные значения космических расстояний до далеких галактик могут позволить устранить противоречие в значениях постоянной Хаббла, получаемых различными методами, пояснили авторы.