«Hubble» вновь показал, что Вселенная расширяется быстрее, чем принято считать

Уточненная оценка постоянной Хаббла на 9 процентов отличается от ее значения, полученного из наблюдений реликтового излучения.

Данные, полученные из наблюдений цефеид в Большом Магеллановом Облаке, соседней с Млечным Путем галактике, подтвердили, что Вселенная расширяется примерно на 9 процентов быстрее, чем ожидалось исходя из результатов спутника ESA «Planck», и предполагают, что для лучшего понимания космоса может потребоваться новая физика. Результаты исследования приняты к публикации в журнале Astrophysical Journal Letters.

«Вероятность того, что несоответствие является случайностью, сократилась с одной трехтысячной до одной стотысячной. Теперь его нельзя отрицать и необходимо с ним считаться, и это очень неожиданно», – рассказывает Нобелевский лауреат Адам Рисс из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе (США), возглавляющий проект по уточнению «космической дистанционной лестницы» и ведущий автор исследования.

Одно из звездных скоплений в Большом Магеллановом Облаке, исследованных телескопом «Hubble» с целью уточнения «космической дистанционной лестницы» . Credit: NASA, ESA, Adam Riess, and Palomar Digitized Sky Survey

В общем понимании расширяющейся Вселенной, чем дальше звезда или галактика, тем быстрее она от нас убегает. Постоянная Хаббла, предложенная Эдвином Хабблом в 1920-х годах, отвечает на вопрос: насколько?

Одним из подходов к измерению этой скорости является наблюдение за красным смещением ярких сверхновых типа Ia, свет которых растягивается по мере того, как пространство, которое он преодолевает, расширяется. Однако главная проблема заключается в определении точного расстояния до этих звезд.

Адам Рисс, который получил Нобелевскую премию по физике в 2011 году за доказательство ускоренного расширения Вселенной, является частью команды, занимающейся разработкой сверхточных методов измерения расстояний. В 2016 году, используя космический телескоп «Hubble» для вычисления расстояний до галактик по светимости наблюдающихся в них цефеид (класс пульсирующих переменных звезд с довольно точной зависимостью период-светимость), они получили значение постоянной Хаббла примерно в 74 километра в секунду на мегапарсек, что больше константы, выведенной из наблюдений реликтового излучения и равной 67 километров в секунду на мегапарсек.

Расхождение означает, что с каждым последующим мегапарсеком (3,3 миллиона световых лет) скорость убегания галактик от нас увеличивается на почти 74 километра в секунду, а не на 67. Проблема в том, что это значение учитывается в моделях, описывающих возраст и состав Вселенной, а также фундаментальные законы физики.

На иллюстрации показаны три основных шага, которые астрономы используют для вычисления скорости расширения Вселенной во времени, значения, называемого постоянной Хаббла. Все шаги включают в себя построение ступеней «космической дистанционной лестницы», начиная с измерения точных расстояний до ближайших галактик, а затем перемещаясь к галактикам все дальше и дальше. Эта «лестница» представляет собой серию измерений различных видов астрономических объектов со свойственными им светимостями, которые исследователи могут использовать для расчета расстояний. Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

До недавнего времени ученые считали, что по мере того, как измерения станут более точными, эта несогласованность уйдет, но вместо этого разница подтвердилась, и последние уточненные вычисления с использованием нового метода наблюдений «Hubble» за 70-ю переменными цефеидами в Большом Магеллановом Облаке вновь дали значение 74 километра в секунду на мегапарсек с погрешностью всего в 1,9 процента. Эта оценка сильно противоречит значению константы Хаббла, полученному спутником ESA «Planck» в результате наблюдений за расширением Вселенной через 378 000 лет после Большого взрыва.

«Это не просто два несогласованных эксперимента. Мы измеряем нечто принципиально разное. Первый – это измерение того, насколько быстро расширяется видимая сегодня Вселенная, а второй – это предсказание, основанное на физике раннего космоса и данных о том, как быстро он должен расширяться. И, так как полученные значения не совпадают, появляется очень большая вероятность того, что мы упускаем что-то в космологической модели, которая связывает две эпохи», – добавил Адам Рисс.

Обсерватория «Planck». Credit: ESA

Несмотря на то, что у астрономов пока нет точной причины расхождения, объяснение которому похоже нужно искать при участии темной материи и темной энергии, они продолжат наблюдения для уточнения постоянной Хаббла с целью достичь погрешности не более 1 процента.

Источник