Команда американских астрономов выполнила наиболее точные измерения скорости расширения Вселенной. Для этого она воспользовалась помощью космического телескопа Hubble. Результат исследования оказался достаточно интригующим. Ученые пришли к выводу, что Вселенная расширяется быстрее, чем предполагалось.
Чтобы уточнить коэффициент ускорения расширения Вселенной (постоянная Хаббла), ученым потребовалось существенно повысить точность астрономической шкалы расстояний. На первом этапе Hubble провел многочисленные измерения параллакса восьми цефеид (переменных звезд) Млечного пути, находящихся на расстояниях от 6 000 до 12 000 световых лет. Это в 10 раз дальше, чем у цефеид, использовавшихся во время аналогичных исследований. Астрономы прибегли к новой технологии, в рамках которой каждые полгода Hubble фиксировал положение звезд тысячу раз в минуту.
Схема, показывающая как астрономы измеряют постоянную Хаббла. Источник: NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU)
Получив истинную яркость цефеид Млечного пути, астрономы сравнили ее с яркостью цефеид в 19 соседних галактиках, что позволило уточнить расстояние до них. Во всех этих галактиках вспыхивали сверхновые типа Ia. Эти сверхновые обладают одинаковой максимальной светимостью, что позволяет использовать их в качестве «стандартных свечей». Далее астрономы уточнили расстояния до далеких галактик, в которых вспыхивали подобные сверхновые.
Сравнивая дистанции до галактик со сдвигом спектральных линий, вызванных их удалением, исследователи смогли вычислить постоянную Хаббла. Коэффициент ускорения расширения Вселенной оказался равен 73 км/c на мегапарсек. По словам исследователей, это наиболее точное значение постоянной Хаббла в истории астрономии. Погрешность выполненных измерений составляет всего 2,3%.
Галактики NGC 3972 (слева) и NGC 1015 (справа). Крестики отмечают расположение цефеид, использовавшихся для определения расстояния до них. Источник: NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU)
Но в проблема в том, что данные Hubble не согласуются с результатами предыдущего исследования, выполненного космической обсерваторией Planck. Planck провел серию наблюдений за скоростью расширением Вселенной через 378 000 лет после Большого взрыва. Они показали, что значение постоянной Хаббла составляет около 67 км/с на мегапарсек и не может превышать 69 км/c.
Разница между значениями, полученными Hubble и Planck, составляет около 9%. При этом, оба результаты были проверены несколькими способами. По словам астрономов, вероятность того, что расхождение является просто ошибкой измерений, составляет 1 к 5000.
Существует несколько возможных объяснений феномена. По одной из версий, темная энергия, отвечающая за ускоренное расширение Вселенной, может расталкивать галактики с растущей силой. Это означает, что само ускорение не имеет постоянного значения. По другой теории, Вселенная содержит неизвестные субатомные частицы, движущиеся с околосветовыми скоростями и взаимодействующие только через гравитацию. Ученые образно сравнивают их со стерильными нейтрино. Также нельзя исключать того, что темная материя сильнее взаимодействует с обычным веществом, чем считалось ранее. Все эти сценарии меняют представления о процессах, происходивших в ранней Вселенной, и требуют пересмотра существующих теоретических моделей.
По материалам: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/improved-hubble-yardstick-gives-fresh-evidence-for-new-physics-in-the-universe
