Лестница без верхней ступени: цефеиды против сверхновых ✛

Оригинал: "Two per cent measurement of $$H_0$$ from Cepheids alone"
arXiv:2509.09665 · 2025-09-11 · CC BY 4.0 · 2 мин
Постоянную Хаббла измерили по одним цефеидам, без сверхновых, получив 71.1 ± 1.4 км/с/Мпк.

Космологическое сообщество уже несколько лет живёт в состоянии тихой гражданской войны. Два лагеря меряют скорость расширения Вселенной и получают разные ответы. Планк, вглядываясь в реликтовое излучение, говорит: 67.4 км/с/Мпк. SH0ES, карабкаясь по лестнице расстояний от цефеид к сверхновым, настаивает: 73.2. Разрыв в 5.8 сигм не похож на случайность. И вот появляется работа, которая делает дерзкий шаг: выбрасывает сверхновые совсем и спрашивает, что скажут одни цефеиды.

Лестница расстояний без верхней ступени — так можно назвать этот эксперимент. Обычно цефеиды служат лишь калибровкой для сверхновых типа Ia, которые уносят измерение в далёкий космос. Здесь же авторы остановились на второй ступени: взяли 35 галактик с цефеидами, измерили их красные смещения и построили байесовскую модель, которая напрямую связывает видимую яркость пульсирующих звёзд с расширением пространства. Пекулярные скорости — собственные движения галактик сквозь пространство — учли с помощью реконструкции Manticore-Local, которая выдаёт целый ансамбль возможных полей скоростей. Отбор галактик тоже не оставили на волю случая: смоделировали его как плавный порог по блеску сверхновых.

Цефеиды пульсируют с периодами от нескольких дней до месяцев, и по периоду можно узнать их истинную светимость. Этот закон открыла Генриетта Ливитт в 1912 году, работая с фотопластинками Магеллановых Облаков.

Результат оказался отрезвляющим. Если считать, что выборка отбиралась по блеску сверхновых, постоянная Хаббла равна 71.1 ± 1.4 км/с/Мпк. Если по красному смещению — 72.5 ± 1.4. Оба значения ниже, чем у SH0ES, но всё равно выше планковского. Напряжение никуда не делось: с данными Планка расхождение составляет 2.8 сигмы. Зато неопределённость по сравнению с предыдущим анализом тех же данных сократилась на 41 процент, а использование Manticore-Local вместо старой реконструкции уменьшило ошибку ещё на 18 процентов. Лестница без верхней ступени выдержала вес.

Что это значит для будущего? Метод можно распространить на другие индикаторы расстояний: вершину ветви красных гигантов, звёзды типа Миры, флуктуации поверхностной яркости. С увеличением числа цефеидных галактик и улучшением моделей скоростей точность может достичь одного процента. Предложенная обсерватория Habitable Worlds Observatory способна добавить 24 новые галактики с цефеидами, что хватит для целевой точности. А пока байесовские реконструкции местного поля скоростей, такие как BORG, будут уменьшать систематику от пекулярных движений. Лестница, лишённая верхней ступени, оказалась не ущербной, а просто другой — и эта другая лестница ведёт к новым вопросам о тёмной энергии и физике ранней Вселенной.

Цефеиды пульсируют с периодами от нескольких дней до месяцев, и по периоду можно узнать их истинную светимость. Этот закон открыла Генриетта Ливитт в 1912 году, работая с фотопластинками Магеллановых Облаков.

В романе «Контакт» Карла Сагана героиня использует цефеиды для калибровки расстояний, когда ищет сигнал из космоса. Здесь цефеиды тоже служат калибровкой, но для проверки самой космологии.

H_0 = 71.1 \pm 1.4 \ \text{км/с/Мпк}
Постоянная Хаббла, измеренная по одним цефеидам, показывает скорость расширения Вселенной сегодня.
Учёные
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
Понятия
напряжённость Хаббла измерение постоянной Хаббла пять сигм неопределённость космического расширения космическая лестница расстояний ранняя тёмная энергия закон хаббла цефеида