JWST измерил постоянную Хаббла по древним звёздным скоплениям: новый метод космологии

Космический телескоп James Webb (JWST) открыл новые возможности для измерения фундаментальных космологических параметров. Международная группа учёных использовала наблюдения древних звёздных скоплений на рекордном красном смещении (z=9,625) для независимой оценки постоянной Хаббла (H?) и параметра плотности материи (?_m). Результаты опубликованы в архиве препринтов arXiv.

Объектом исследования стала дуга Cosmic Gems — одна из самых далёких гравитационно-линзированных систем. Благодаря эффекту линзирования, создаваемому массивным скоплением галактик, JWST смог разглядеть отдельные звёздные скопления возрастом всего в несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Учёные идентифицировали 20 точечных источников вдоль дуги.

Для определения возрастов скоплений применялся метод подгонки спектрального распределения энергии (SED), не зависящий от космологической модели. Это позволило использовать полученные данные как «космологические якоря» для построения возраст-красное смещение зависимости. Комбинируя их с возрастами шаровых скоплений в современной Вселенной, исследователи выполнили совместный байесовский анализ в рамках стандартной ?CDM-модели.

Полученные значения: H? = 70?????? км/с/Мпк, ?_m = 0,33??·????·??. Погрешности пока велики, но работа демонстрирует принципиальную возможность метода. Авторы отмечают, что наклон вырождения между ?_m и H? зависит от красного смещения источников: чем оно выше, тем выраженность вырождения слабее.

Ключевой результат — прогноз точности будущих наблюдений. Если собрать выборку из ?300 линзированных прото-шаровых скоплений, равномерно распределённых до z?10, статистическая погрешность составит 4% для H? и 11% для ?_m. Это сопоставимо с лучшими современными методами (например, по сверхновым или реликтовому излучению), но при этом метод полностью независим.

Сейчас JWST регулярно находит такие объекты, а новые телескопы — Euclid, Nancy Grace Roman и ESO Extremely Large Telescope — в ближайшие годы значительно расширят базу сильнолинзированных полей. Работа открывает новое направление в космологии, которое может помочь разрешить «напряжение Хаббла» — расхождение между разными способами измерения скорости расширения Вселенной.