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.
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.