Мегамазеры против лестницы расстояний: новая оценка постоянной Хаббла ✛

Оригинал: "Reanalyzing Megamasers: a low value of $$H_0$$ from a local probe changes our view of the Hubble Tension"
arXiv:2608.06247v1 · 2026-08-06 · CC BY 4.0 · 3 мин
Пересмотр данных о мегамазерах с учётом пекулярных скоростей снижает постоянную Хаббла до значения, согласующегося с реликтовым излучением, и усиливает напряжение с лестницей расстояний.

Контекст

Постоянная Хаббла измеряется двумя основными способами: по реликтовому излучению (ранняя Вселенная) и по лестнице расстояний (поздняя Вселенная). Их значения расходятся: 67,4 против 73,5 км/с/Мпк — это «хаббловское напряжение». Мегамазеры позволяют измерить расстояния напрямую, без лестницы, поэтому они служат арбитром в этом споре. Предыдущий анализ данных мегамазеров дал значение, согласующееся с лестницей, что склоняло чашу весов в пользу новой физики. Однако пекулярные скорости галактик могут искажать результат, и их корректный учёт способен изменить вывод.

Методы

Использованы данные о шести мегамазерных галактиках из работы Pesce et al. (2020): расстояния и красные смещения. Для каждой галактики вычислена пекулярная скорость с помощью двух реконструкций поля скоростей: старой (Carrick et al. 2015, основанной только на данных обзора 2M++) и новой (McAlpine et al. 2025, добавляющей ограниченные космологические симуляции для учёта нелинейных движений). Красные смещения скорректированы на эти скорости. Затем выполнена подгонка зависимости расстояния от красного смещения методом максимального правдоподобия, при этом неопределённость пекулярной скорости рассматривалась как свободный параметр с равномерным априорным распределением.

Результаты

С коррекцией по новой реконструкции M25 постоянная Хаббла получается равной 69,7±2,6 км/с/Мпк при фиксированной неопределённости скорости 150 км/с. Если трактовать эту неопределённость как параметр и маргинализовать по ней, максимум правдоподобия смещается к 68,7 км/с/Мпк. Вероятность того, что истинное значение не меньше величины из лестницы расстояний (73,5 км/с/Мпк), составляет 2,9% при ограничении σv ≤ 150 км/с и 4,9% при σv ≤ 200 км/с. Это соответствует напряжению с лестницей на уровне около 2,2σ. Все шесть мегамазеров имеют положительные пекулярные скорости, причём три самых далёких участвуют в общем когерентном потоке, что систематически завышает оценку H0.

Значение

Результат показывает, что пекулярные скорости могут существенно смещать оценки постоянной Хаббла по мегамазерам. Учёт этих скоростей с помощью точной реконструкции меняет вывод: мегамазеры теперь поддерживают значение из реликтового излучения, а не из лестницы расстояний. Это ослабляет аргументы в пользу новой физики и переносит подозрение на систематические ошибки в калибровке лестницы расстояний.

Развитие

Тема будет развиваться в нескольких направлениях: поиск новых мегамазерных галактик для увеличения выборки, улучшение методов измерения расстояний до них, а также дальнейшее повышение точности и разрешения реконструкций поля скоростей. Важно проверить, сохранится ли смещение при расширении выборки и при использовании других реконструкций.

Влияние

Работа влияет на космологию и внегалактическую астрономию: она подчёркивает необходимость учёта пекулярных скоростей в локальных измерениях и ставит под сомнение надёжность лестницы расстояний как эталона.

Следующие шаги

Ближайшие шаги включают повторный анализ с большим числом мегамазеров, сравнение с другими методами прямого измерения расстояний (например, гравитационные линзы или гравитационные волны), а также детальное исследование систематик в цефеидах и сверхновых типа Ia.

Ключевые проблемы

В космологии остаётся нерешённым хаббловское напряжение — расхождение между ранними и поздними измерениями. Данная работа связывает его с возможной систематикой в лестнице расстояний, а не с новой физикой. Это напрямую затрагивает проблему калибровки стандартных свечей и надёжности локальных измерений.

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 повторно анализируют расстояния и красные смещения шести мегамазерных галактик, используя новую реконструкцию поля скоростей на основе космологических симуляций. Они корректируют красные смещения на пекулярные скорости и получают значение H0 около 68–70 км/с/Мпк, что согласуется с данными реликтового излучения и противоречит значению из лестницы расстояний на уровне более 2σ.

В чём сила

Работа демонстрирует, что учёт пекулярных скоростей с помощью более точной реконструкции поля скоростей может существенно изменить выводы о постоянной Хаббла, перенося подозрение на систематику в лестнице расстояний. Это конкретный пример того, как локальные неоднородности влияют на глобальные космологические измерения.

Куда можно двигаться

Что можно попробовать

  • Применить аналогичную коррекцию пекулярных скоростей к другим мегамазерным галактикам, когда появятся новые данные, чтобы увеличить статистику.
  • Проверить, как изменится результат при использовании альтернативных реконструкций поля скоростей, например, основанных на других симуляциях.
  • Совместить анализ мегамазеров с другими прямыми измерениями H0, чтобы получить комбинированное ограничение.

Почему это может быть важно

Если систематика в лестнице расстояний подтвердится, это разрешит хаббловское напряжение без привлечения новой физики, что важно для всей космологии.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2608.06247v1

Megamaser distances can be measured without using the traditional distance ladder. As such, they provide an independent probe of the local expansion rate, quantified by the Hubble constant $$H_0$$. We re-analyze megamaser distance and redshift data to obtain a new, more accurate, estimate of $$H_0$$. The main improvement in our analysis is the use of a new velocity field reconstruction to correct redshifts for peculiar velocities. This reconstruction utilizes constrained cosmological simulations in addition to redshift survey data to more accurately capture both coherent flows as well as nonGaussian individual galaxy motions. We argue that previous estimates of $$H_0$$ from megamaser data were susceptible to bias due to peculiar velocities. By correcting for peculiar motions using this new reconstruction we obtain a value of $$H_0$$ that is consistent with the value from the Cosmic Microwave Background (CMB) and in tension with the value from the local distance ladder at greater than a $$2\sigma$$ level, whereas previous results showed consistency with the distance ladder and tension with the CMB at greater than $$2\sigma$$. Our results suggest that the Hubble tension is due to some heretofore undetermined systematic in the distance ladder rather than new physics.

Мегамазеры — это естественные космические лазеры: молекулы воды в аккреционных дисках вокруг сверхмассивных чёрных дыр усиливают микроволновое излучение. Их угловые размеры и скорости позволяют измерять расстояния с точностью до нескольких процентов, что делает их ценным инструментом космологии.

d_m(z) = \frac{c}{H_0(1+z)} \int_0^z \frac{dz'}{\sqrt{\Omega_m(1+z')^3 + (1-\Omega_m)}}
Связывает красное смещение z с расстоянием d_m при заданной плотности материи Ω_m и постоянной Хаббла H0.
\sigma_i^2 = \sigma_{di}^2 + \left( \frac{\sigma_v}{c} \frac{d(d_m(z))}{dz} \right)^2
Суммирует ошибку измерения расстояния и вклад неопределённости пекулярной скорости σ_v.

Ключевые числа

  • Количество мегамазеров: 6
  • Новая оценка H0 (маргинализованная): 68.7 км/с/Мпк
  • Напряжение с лестницей расстояний: 2.2σ
  • Вероятность H0 ≥ 73.5 км/с/Мпк: 2.9%
  • Пекулярная скорость NGC 6323: 671 км/с
Учёные
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
Понятия
напряжённость Хаббла измерение постоянной Хаббла космическая лестница расстояний неопределённость космического расширения угловое диаметральное расстояние километр в секунду на мегапарсек ранняя тёмная энергия мегапарсек пять сигм космология сверхновых гравиметр галактики с большим красным смещением закон хаббла микроугловая секунда геопотенциальная высота метод эхо-картографирования регрессия гауссовских процессов красное смещение хаббл расстояние