Команда астрофизиков впервые определила значение постоянной Хаббла, применив комплексный анализ слабого гравитационного линзирования, кластеризации галактик и гравитационных волн. В исследовании использован необычный набор данных, полученных в ходе обзора Dark Energy Survey (DES) и каталога гравитационных волн, включающего события, зарегистрированные детекторами LIGO-Virgo-KAGRA (LVK).

Определение постоянной Хаббла, которая является важнейшим показателем скорости, с которой расширяется Вселенная, по-прежнему представляет собой одну из наиболее сложных задач в современной космологии. Ситуация усугубляется расхождениями в полученных значениях, возникающими при использовании традиционных методов, основанных на наблюдениях за сверхновыми или анализе космического микроволнового фона – эти расхождения составляют несколько процентов. Предложенный новый метод позволяет получить независимые данные, не зависящие от общепринятых калибровочных шкал расстояний.

Предложенный подход объединяет исследование взаимосвязи между деформациями галактик, их группировкой и перекрестными зависимостями этих явлений с так называемыми «стандартными сиренами» – слияниями компактных объектов, расстояние до которых можно установить непосредственно на основе характеристик гравитационной волны. В рамках анализа были учтены данные по 141 «стандартной сирене, а также событие GW170817 – единственное на текущий момент, сопровождавшееся электромагнитным излучением. Для этого события также были использованы сведения о красном смещении галактики, в которой оно произошло, и ориентации релятивистского джета.

В ходе проведенных расчетов было определено значение постоянной Хаббла H ₀ = 67,9 (+4,4/–4,3) км/с/Мпк с погрешностью 6,4%. Этот результат значительно превосходит показатели, полученные при применении каждого метода в отдельности: анализ только «стандартных сирен» обеспечивает точность около 7%, а корреляции форм и искажений галактик – порядка 17%. Объединение данных также позволило уточнить ограничения, полученные проектом DES, на долю материи во Вселенной примерно на 22%.

Авторы акцентируют внимание на важности данных о направлении движения джета GW170817, поскольку их отсутствие снижает точность измерений почти на 10%. Тем не менее, результаты, основанные на гравитационных волнах и анализе крупномасштабной структуры, демонстрируют высокую степень соответствия: разница между их медианными значениями составляет лишь 0,78σ.

Постоянная Хаббла продолжает оставаться одним из главных вызовов для современной космологии, поскольку существуют различия в результатах измерений, полученных на основе наблюдений ранней и поздней Вселенной. Достигнутая точность сопоставима с другими современными методами и свидетельствует о том, что «стандартные сирены» могут стать незаменимым инструментом для космологических исследований с увеличением объема доступных данных. Кроме того, анализ позволил уточнить оценку доли материи во Вселенной благодаря учёту слабого гравитационного линзирования.