Учёные напряглись: Новые снимки телескопа Webb подтвердили давние опасения

Знаменитая Полярная звезда примерно каждые четыре дня становится то чуть ярче, то чуть тусклее. Невооружённым глазом это, конечно, незаметно, но техника эту разницу фиксирует. Учёные установили, что звезда эта на самом деле догорает — водород для термоядерных реакций в её ядре заканчивается. Она в шесть раз массивнее Солнца, а по размеру — в среднем в 47 раз больше него. И пульсирует она из-за того, что то чуть сжимается, то расширяется.

Такие звёзды называют цефеидами в честь самой первой замеченной астрономами звезды с точно такой же особенностью — Дельты Цефея. Когда в небе стали находить всё больше и больше этих звёзд с регулярно меняющейся яркостью, то обнаружили интересную и безотказно чёткую закономерность: чем средняя степень яркости такой звезды выше, тем пульсирует она менее интенсивно. И наоборот. При этом, по основной версии, яркость эта зависит от массы. Астрономы всё сопоставили, и оказалось, что особенности цефеид позволяют сравнительно точно определять расстояние до них. С другими объектами в космосе в этом смысле гораздо больше неопределённости. Поэтому цефеиды служат как бы ориентирами в космосе: когда вычисляют расстояние до какой-нибудь галактики, то обязательно сличают полученные данные с расстояниями до цефеид.

Более того, во многом именно цефеиды помогли обнаружить, что Вселенная не просто расширяется, но и расширяется всё быстрее и быстрее. Когда по цефеидам уточняли расстояние до далёких галактик, то многие эти галактики оказались заметно дальше, чем должны были в случае расширения Вселенной с постоянной скоростью. Благодаря этому удалось не только понять, что скорость эта увеличивается, но и вычислить, на сколько именно. Получилось, что, скажем, в трёх с небольшим миллионах световых лет от нас скорость расширения Вселенной на 75 километров в секунду выше, чем в окрестностях галактики Млечный Путь. Ещё на три миллиона световых лет дальше — ещё на 75 километров в секунду быстрее. И так далее.

Но у астрономов есть и ещё один, альтернативный способ измерения скорости расширения Вселенной: по так называемому реликтовому излучению. Это очень-очень слабое электромагнитное излучение, которое заполняет всю Вселенную и является эхом Большого взрыва. Хоть оно и очень слабое, космические обсерватории способны его фиксировать и измерять. Выяснилось, что, чем дальше в лес, тем более сильно увеличивается длина волны этого остаточного излучения. А это явный признак удаления от нас источника волны. То есть разлетающееся во все стороны реликтовое излучение тоже позволило оценить скорость этого разлёта. И вышло, что каждые три с небольшим миллиона световых лет эта скорость возрастает на 67 километров в секунду.

А теперь внимание: по реликтовому излучению получается 67, по цефеидам — 75. Спрашивается: почему такая разница? Эта загадка известна как напряжение Хаббла в честь Эдвина Хаббла, который окончательно установил, что наша галактика — одна из бесчисленного множества таких "космических островов" в разделяющей их чёрной пустоте.

С тех пор как эта загадка появилась в душах астрофизиков, как реликтовое излучение теплилась слабая надежда, что, может быть, с цефеидами что-нибудь не совсем так измерили. И даже когда телескоп Hubble показал то же самое, всё равно думали: всё-таки космическая пыль повсюду, она световой шум создаёт.

Недавно на предмет скорости расширения Вселенной изучили снимки новой космической обсерватории James Webb. А этому телескопу космическая пыль безразлична, он её не видит, вернее, видит сквозь неё (он не оптический, как Hubble, а инфракрасный). И он благополучно запечатлел порядка тысячи цефеид в пяти разных галактиках на расстоянии до 130 миллионов световых лет от нас. А вкупе с ними в этих галактиках прослеживается ещё один интересный класс объектов, они тоже очень яркие и тоже этой яркостью выдают свою массу. Это вспышки сверхновых особой разновидности — поедающие звезду-компаньона или сливающиеся с ней белые карлики. Напомним, белыми карликами становятся отработавшие своё ядра маленьких звёзд вроде Солнца.

Так вот, все эти сигнальные огни на снимках Webb создают точно такую же картину расширения Вселенной, какую давал и Hubble, то есть те самые плюс 75 километров в секунду каждые 3,26 миллиона световых лет. Астрономы и рады, и не рады. То, что предыдущие измерения оказались верными, радует, но реликтовое-то излучение всё равно эту стройную картину перечёркивает. Вообще, учёные высказывают такое подозрение, что дело не в измерениях, а в том, что мы что-то упускаем в понимании произошедшего за 13 с лишним миллиардов лет существования Вселенной.