С какой скоростью расширяется Вселенная?

Статті

02.05.2019 23:42 (Оновлено 04.05.2019 в 00:25)

Елена Алексеева, джерело: «Facenews»

Статті

Всего 100 лет назад было доказано, что большинство туманностей, которые описал еще Уильям Гершель, на самом деле отдельные звездные острова – галактики. Затем, по измерениям лучевых скоростей Эдвин Хаббл обнаружил удивительный факт: чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется.

Теория Большого Взрыва подводит нас к идее расширения Вселенной естественным образом. Это расширение носит название хаббловского потока (или течения), и его скорость прямо пропорциональна расстоянию. Коэффициент пропорциональности носит название постоянной Хаббла. Это не фундаментальная константа, которая определяет физические свойства Вселенной, она может меняться со временем. Постоянной ее называют в том смысле, что в каждый момент она одинакова для всей Вселенной.

Постоянная Хаббла измеряется в километрах в секунду на Мегапарсек, а ее значение указывает, на сколько меняется скорость хаббловского потока при увеличении расстоянии на миллион парсек. Величина, обратная постоянной Хаббла, если сократить метры и мегапарсеки (а это вполне можно сделать, учтя коэффициент связи этих единиц измерения длины) это время, за которое Вселенная подросла из начальной сингулярности до нынешних размеров.

Вычислить значение постоянной Хаббла непросто. Первый шаг – измерение смещения спектральных линий в спектре галактики, второй – определение расстояния до нее. Именно второй шаг и дает основную погрешность в работе. Для далеких галактик приходится строить своеобразную лестницу расстояний. Одна из первых ее ступенек – пульсирующие переменные звезды, цефеиды, для которых существует четкая связь между ее периодом и светимостью. Еще один способ определения значения постоянной Хаббла связан с анализом реликтового излучения.

До 2013 года значения постоянной Хаббла, определенные разными методами совпадали в пределах ошибок. Но повышение точности работ привело к странной ситуации: значения существенно разошлись. Из анализа данных, полученных миссии Планк, получается, что значение постоянной Хаббла в современную эпоху должно составлять 67 км/c на Мегапарсек. При этом значение постоянной Хаббла, выведенное путем непосредственных измерений расстояний до других галактик, составляет около 74 км/с.

Чтобы разрешить это противоречие, команда американских астрономов использовала телескоп «Хаббл» для наблюдений за 70 цефеидами в Большом Магеллановом облаке (БМО). Результаты исследования подтвердили предыдущие измерения, и вероятность того, что несоответствие двух значений вызвано ошибкой измерений, уменьшилась до одной стотысячной.

Один из авторов нового исследования, нобелевский лауреат Адам Рис считает, что это не просто различие в результатах двух экспериментов. Различие имеет космологическую природу: расширение Вселенной действительно идет примерно на 10 процентов быстрее, чем следует из анализа данных Планка. В первом эксперименте измерения относятся к скорости расширения наблюдаемой Вселенной. Во втором – мы имеем дело с предсказанием, которое основано на физике ранней Вселенной и данных о том, как быстро она должна расширяться. И, так как полученные значения не совпадают, возникает очень большая вероятность того, что мы что-то упускаем в космологической модели, которая связывает две эпохи.