Данные, собранные космическим телескопом Хаббла за три десятилетия, позволили получить новое, более точное измерение скорости расширения Вселенной. Но во Вселенной происходит что-то странное — данные не согласуются с теоретическими предсказаниями.
Расширение Вселенной
Поиск скорости расширения Вселенной был одной из главных задач космологии ХХ века. Ведь без каких-либо наблюдательных данных о расширении, сжатии или неподвижности пространства у ученых не было бы ключа к тому, движется Вселенная или нет, а также малейшего представления о ее возрасте. Один из ученых, который внес огромный вклад в этот вопрос, — Эдвин Хаббл.
Сто лет назад этот американский астроном обнаружил множество галактик за пределами Млечного Пути. И они не стояли на месте. Хаббл обнаружил, что чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас. Это можно интерпретировать как равномерное расширение пространства. Астроном даже говорил, что изучал галактики просто как «маркеры пространства». Однако он так и не был полностью убежден в идее равномерно расширяющейся Вселенной. Ученый подозревал, что его измерения могут свидетельствовать о том, что в пространстве происходит что-то еще более странное.
Постоянная Хаббла
Спустя годы работы появилась постоянная Хаббла — коэффициент, который входит в одноименный закон, который связывает расстояние до внегалактического объекта со скоростью его удаления. Простыми словами, эта постоянная задает скорость расширения Вселенной и дает основу для оценки размера и возраста Вселенной.
Величина постоянной Хаббла уточнялась долгие годы. В 2015 году считалось, что наиболее точное значение близко к 70 км/с на 1 Мпк (1 Мпк составляет около 3 млн световых лет). К примеру, если какая-то галактика находится на расстоянии в 100 Мпк от нас, то можно ожидать, что она удаляется от нашей галактики со скоростью около 70⋅100 = 7 000 км/c.
Вообще это число трудно определить, потому что разные обсерватории, изучающие разные области Вселенной, дали разные результаты. Согласно пресс-релизу НАСА, новое исследование и анализ данных «Хаббла», возможно, только что дали правильный ответ.
Новые показатели постоянной
В ходе нового исследования научное сотрудничество по изучению скорости расширения Вселенной (SHOES) проанализировали 42 сверхновых, примерно одна из них взрывалась раз в год. Результаты ученых почти в два раза превышают предыдущую выборку маркеров космических расстояний. Также исследователи повторно проанализировали все предыдущие данные. В итоге новые показатели постоянной Хаббла основаны на наборе данных, который включает более 1 000 орбит одноименного космического телескопа.
Когда в 1970-х годах НАСА задумывало его постройку, одним из основных оправданий затрат и огромной работы была возможность наблюдать цефеиды. Это звезды, которые периодически становятся ярче и тускнеют. Цефеиды долгое время были золотым стандартом для измерения космических расстояний, с тех пор, как их полезность была открыта астрономом Генриеттой Свон Ливитт в 1912 году. Для расчета гораздо больших расстояний астрономы используют сверхновые типа Ia.
Вместе эти объекты построили «космическую лестницу расстояний» во Вселенной.
В итоге постоянная Хаббла, которую рассчитала команда, составила 73±1 км/с на 1 Мпк. Это снижает погрешность всего до 1,4%, что намного точнее, чем другие измерения. Улучшенные данные помогут астрономам улучшить модели космологии, включая более точные оценки возраста Вселенной и ее будущего.
Космическая нестыковка
Проблема в том, что, объединив Стандартную космологическую модель Вселенной и измерения миссии «Планк» Европейского космического агентства (которая наблюдала реликтовый космический микроволновый фон 13,8 млрд лет назад), астрономы предсказывают более низкое значение постоянной Хаббла: 67,5±0,5 км/с на 1 Мпк.
Астрономы объясняют это тем, что, возможно, постоянная Хаббла в нашей локальной Вселенной больше, а в ее более отдаленных местах — меньше. Примечательно, что авторы новой работы считают, что верны оба показателя. Просто есть еще неоткрытая физика, которая поможет это объяснить.
При этом лауреат Нобелевской премии Адам Рисс, который возглавляет научное сотрудничество по изучению скорости расширения Вселенной (SHOES), сказал, что его «не волнует конкретное значение, но нравится использовать его для изучения Вселенной».
Читать далее
«Пятая сила» создает во Вселенной невидимые «стены». Главное о новой теории физиков
Так близко Солнце вы еще не видели. Опубликовано видео зонда Solar Orbiter