Окаменелые часы: как реликтовые галактики измеряют бег Вселенной ✛

Оригинал: "CORN -- Chronometers of Relic Nature I: The first estimate of the expansion rate of the Universe using compact relic galaxies"
arXiv:2608.10163v2 · 2026-08-10 · CC BY 4.0 · 2 мин
Редкие галактики-окаменелости, не менявшиеся миллиарды лет, впервые использовали как хронометры для измерения скорости расширения Вселенной.

В сердце старого города стоит башня с часами, которые не переводили с момента постройки. По их отставанию можно вычислить, насколько растянулось время с тех пор. В космосе роль таких башен играют реликтовые галактики — плотные звёздные скопления, которые сформировались в первые миллиарды лет и с тех пор не сливались с соседями и не рождали новых звёзд. Их свет — это отпечаток возраста, застывший в спектре.

Реликтовая галактика при массе, сравнимой с Млечным Путём, имеет радиус всего около 2 килопарсек — в 10 раз меньше. Такая компактность — признак того, что она избежала крупных слияний.

Астрономы отобрали 189 таких объектов и измерили у каждого спектральный индекс Dn4000 — величину, которая меняется по мере старения звёзд: у молодых звёзд она меньше, у старых больше. По изменению этого индекса от галактики к галактике на разных расстояниях можно вычислить, как быстро расширялась Вселенная в тот момент, когда свет покинул эти системы. Это и есть метод космических хронометров: вместо того чтобы предполагать состав Вселенной, мы смотрим на «тиканье» стареющих звёзд.

Ключевая тонкость — химический состав. Звёзды, богатые альфа-элементами (кислород, магний, кремний), стареют иначе, и если это не учесть, часы начнут врать. В работе показано, что вариации альфа-обогащения дают заметный вклад в ошибку.

Итоговая оценка скорости расширения: 85±53 километра в секунду на мегапарсек. Статистическая погрешность пока велика — сказывается малое число подходящих галактик. Но систематическая ошибка составила всего 13% — одна из самых низких среди всех измерений космическими хронометрами. Раньше было неясно, можно ли доверять этим «окаменелостям»; теперь видно, что их простота — преимущество.

С появлением обзоров нового поколения, таких как Euclid и Rubin, число подтверждённых реликтовых галактик вырастет на порядки. Тогда станет возможным независимо проверить главную загадку космологии — расхождение между разными способами измерения скорости расширения. Часы, которые не переводили 10 миллиардов лет, наконец покажут точное время Вселенной.

Реликтовые галактики настолько компактны, что при массе, сравнимой с массой Млечного Пути, их радиус составляет всего около 2 килопарсек — примерно в 10 раз меньше. Они пережили более 10 миллиардов лет, не сливаясь с другими галактиками и не образуя новых звёзд.

H(z) = -\frac{1}{1+z}\frac{dz}{dt}
Скорость расширения Вселенной на красном смещении z
D_n4000 = A(Z,[\alpha/Fe],M)\cdot age + B
Линейная зависимость спектрального индекса от возраста
H(z) = -\frac{1}{1+z} A \frac{dz}{dD_n4000}
Скорость расширения из наблюдаемого изменения индекса
Учёные
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
Понятия
космическая хронометрия возраст Вселенной постоянная Хаббла космическое расширение километр в секунду на мегапарсек наблюдаемая вселенная космологические параметры звёздное население химическая галактическая археология космология звёздная археология галактики с большим красным смещением хаббл стандартная линейка закон хаббла галактическая эволюция правило Копа измерение постоянной Хаббла неопределённость космического расширения напряжённость Хаббла