main concepts scientists sections
ПростоПопулярноПодробно

Новое измерение постоянной Хаббла с помощью линзированных сверхновых Requiem и Encore ✛ ✦

Оригинал: "A new $$H_0$$ measurement with SNe Requiem and Encore using $$\texttt{Gravity.jl}$$"
· L. Bazzanini, G. Di Rosa, A. Acebron, P. Bergamini, M. Lombardi, P. Rosati, G. Angora, G. B. Caminha, S. Ertl, G. Granata, A. M. Koekemoer, S. H. Suyu, J. Pierel, A. B. Newman, C. Grillo, S. Schuldt, M. Bulla, S. Cha, M. D'Addona, J. M. Diego, M. Fogliardi, B. L. Frye, M. J. Jee, P. S. Kamieneski, M. Meneghetti, A. Mercurio, E. Vanzella
arXiv:2606.25205 · 2026-06-23 · CC BY-SA 4.0 · 2 мин
Космология Галактики
Анализ сильного гравитационного линзирования двух сверхновых типа Ia в скоплении MACS J0138 позволяет получить независимую оценку скорости расширения Вселенной.

Контекст

Постоянная Хаббла характеризует скорость расширения Вселенной, но современные измерения ранней и поздней Вселенной расходятся почти на 5σ — это так называемая хаббловская напряжённость. Эдвин Хаббл открыл расширение, а закон Хаббла связывает красное смещение с расстоянием. Гравитационное линзирование, предсказанное Эйнштейном в общей теории относительности и развитое Фрицем Цвикки, позволяет измерить H0 альтернативным методом, основанным на задержках во времени между линзированными изображениями переменных источников. Гравитационные линзы в скоплениях галактик дают уникальный шанс: временные задержки порядка лет, что снижает относительную ошибку измерений.

Методы

Учёные использовали данные телескопов Hubble и JWST, а также спектроскопию MUSE для идентификации 23 кратных изображений от 8 фоновых источников с известными красными смещениями в скоплении MACS J0138. Моделирование массы линзы вели в пакете Gravity.jl, параметризуя тёмную материю профилем NIE, а галактики — скейлинговыми соотношениями. Включили тёмную энергию через космологию ΛCDM. Временные задержки сверхновых измерили по кривым блеска с точностью до нескольких дней.

Результаты

Лучшая модель воспроизводит позиции изображений со среднеквадратичным отклонением 0.24″. Предсказанные задержки: для SN Encore Δt1b,1a = −38+3−3 дней (согласуется с наблюдаемыми), высокозадержанное изображение 1d появится через Δt1d,1a = 3177+78−59 дней. Для SN Requiem отложенное изображение 2d ожидается через Δt2d,2a = 3938+90−77 дней (≈2027 год). Совместный анализ задержек дал измерение постоянной Хаббла: H0 = 67.0+9.3−7.8 км/с/Мпк. Это значение совпадает с оценками по ранней Вселенной и подтверждает напряжение с локальными измерениями.

Значение

Этот результат усиливает хаббловскую напряжённость, показывая, что независимый метод гравитационного линзирования даёт значение H0, близкое к космологическому, а не к локальному. Модель подтверждает предсказуемость линзированных сверхновых как стандартизуемых свечей, позволяя с высокой точностью предсказывать появление новых изображений. Включение задержек в совместный байесовский анализ mass+H0 закладывает основу для космографии с временными задержками на скоплениях.

Развитие

Будущие наблюдения требуют длительного мониторинга ожидаемых изображений. Добавление поверхностной яркости дуг в модель линзирования позволит уточнить потенциал вблизи изображений и уменьшить систематики. С появлением обсерваторий JWST и Rubin, статистика линзированных сверхновых резко возрастёт, превращая метод в рутинный космологический инструмент.

Влияние

Разрешение хаббловской напряжённости и проверка ΛCDM. Метод применим для тестирования моделей тёмной материи и тёмной энергии, а также для калибровки сверхновых как стандартных свеч.

Следующие шаги

Ожидать повторное появление изображения SN Requiem в 2027 году и измерить его задержку с точностью ~1%. Внедрить полное моделирование поверхностной яркости дуг в Gravity.jl.

Ключевые проблемы

Работа напрямую касается хаббловской напряжённости — расхождения между значением H0 из ранней Вселенной (CMB, BAO) и локальными сверхновыми. А также затрагивает природу тёмной материи через профили скоплений и тёмной энергии, определяющей глобальную геометрию.

Взгляд машины знаний

Этот раздел адресован автору работы и его коллегам. Соседние работы нашёл смысловой поиск по нашему архиву — не по совпадению слов, а по смыслу. Мы не рецензируем: мы показываем поле вокруг.

Что сделано в работе

Авторы провели байесовское моделирование массы скопления MACS J0138.0-2155, объединив позиции 23 кратных изображений и временные задержки двух линзированных сверхновых SN Requiem и SN Encore. Получено значение H0 = 67.0+9.3-7.8 км/с/Мпк, согласующееся с оценками по ранней Вселенной.

В чём сила

Сила работы в совместном анализе позиций изображений и временных задержек, что позволило одновременно ограничить профиль массы скопления и постоянную Хаббла. Предсказание появления будущих изображений сверхновых открывает путь к дальнейшему уточнению.

Куда можно двигаться

Что можно попробовать

  • Апробировать включение данных по дисперсионной мере быстрых радиовсплесков для совместного ограничения H0 и плотности барионов.
  • Проверить, как учёт эффектов микролинзирования в скоплении может повлиять на кривые блеска сверхновых и, следовательно, на измеренные задержки.
  • Использовать предсказанные появления новых изображений для планирования целевых наблюдений и получения более точных временных задержек.

Почему это может быть важно

Уточнение постоянной Хаббла независимым методом важно для понимания природы хаббловской напряжённости и возможной новой физики за пределами ΛCDM.

Работы рядом в нашем архиве

Ближайшая работа архива — 0.68 по смысловой близости. Обычный для нашего корпуса уровень.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2606.25205

We present a strong-lensing (SL) analysis of the galaxy cluster MACS J0138.0-2155 (z=0.336), the first known lens cluster discovered to host two distinct multiply imaged Type Ia supernovae (SNe): SN Requiem and SN Encore. Both SNe are located in the massive, multiply imaged red galaxy MRG-M0138 at z=1.949. The projected total mass of this cluster has been investigated with several independent lens models (Suyu+26; Pierel+26), using a sample of 23 spectroscopically confirmed multiple images from 8 background sources (0.76710%). The forthcoming reappearance of SN Requiem offers an immediate opportunity to significantly improve constraints on H0, provided that lens-model systematics are controlled. These results establish M0138 as a premier anchor for high-precision cluster-scale TDC.

Весь граф →

Интересный факт: SN Requiem была обнаружена в 2016 году на архивных снимках, а её «двойник» — SN Encore — появилась в 2023, подтвердив предсказания линзирования. Две разные сверхновые в одной далёкой галактике — редчайший случай.

\Delta t_{ij} = \frac{D_{\Delta t}}{c} [\tau(\theta_i) - \tau(\theta_j)]
Временная задержка пропорциональна разности потенциалов Ферма и временну́й дистанции D_Δt, которая зависит от H0
D_{\Delta t} = (1+z_l) \frac{D_l D_s}{D_{ls}}
Комбинация угловых диаметральных расстояний, масштабирующаяся как H_0^{-1}

Ключевые числа

  • Измеренная постоянная Хаббла: 67.0+9.3/-7.8 км/с/Мпк
  • Ожидаемая задержка SN Requiem: ≈3938 дней (~11 лет)
  • Текущая относительная ошибка задержки: >10%
  • Прогнозируемая точность H0 после 2027: ~3-5%
  • Среднеквадратичное отклонение позиций: 0.24″
Учёные
Fritz ZwickyAdam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten Schmidt
Понятия
LSST