Уже почти три десятилетия стало ясно, что расширение Вселенной ускоряется. Некая неизвестная величина, получившая драматическое название «темная энергия», раздвигает Вселенную. Но скорость, с которой увеличивается расширение Вселенной – называемая постоянной Хаббла – еще не сведена к единому числу.
Не из-за отсутствия попыток.
На самом деле существует несколько способов его измерения. Проблема в том, что эти методы не согласуются друг с другом. Каждый из них дает разные цифры, что представляет собой запутанную и захватывающую загадку. Это означает, что, если мы внимательно посмотрим, мы можем открыть новую физику.
Эта загадка известна как напряжение Хаббла, и она становится все более неразрешимой по мере того, как методы измерений становятся все более точными. Поэтому астрономы ищут новые и лучшие способы измерения расширения Вселенной.
В новой статье на этой неделе трое швейцарских ученых описывают метод значительного улучшения одной из методик измерения.
В этом методе используется определенная группа красных гигантов: старые звезды, которые сожгли большую часть водорода в своих ядрах. С возрастом красные гиганты становятся больше, менее плотными и тусклыми. Но в определенный момент своей эволюции они переходят от сжигания водорода к сжиганию гелия, и это изменение приводит к резкому увеличению яркости. Считается, что звезды на этом этапе своей жизни достигли «конушки ветки красных гигантов», или TRGB.
Когда звезды в TRGB зажигают гелий, они достигают известного, надежно измеренного уровня яркости: они становятся «стандартными свечами», что делает измерения расстояний между ними более точными.
Но эта яркость не совсем постоянна: существуют колебания – звуковые волны, пробегающие по слоям звезды. Ученые знали об этих акустических колебаниях из предыдущих исследований звездной эволюции, но они еще не были учтены в попытках разрешить напряженность Хаббла.
Именно это и призван сделать новый документ.
«Молодые красные гиганты вблизи TRGB немного менее яркие, чем их старшие собратья», — говорит ведущий автор Ричард Андерсон. «Акустические колебания, которые мы наблюдаем как колебания яркости, позволяют нам понять, с каким типом звезд мы имеем дело: более старые звезды колеблются с более низкой частотой – точно так же, как баритон поет более глубоким голосом, чем тенор!»
«Теперь, когда мы можем различать возраст красных гигантов, составляющих TRGB, мы сможем на основе этого улучшить измерение постоянной Хаббла», — говорит Андерсон.
Это хорошая новость, обеспечивающая новую уверенность в нашем понимании того, как расширяется Вселенная. Однако само по себе это вряд ли разрешит напряженность вокруг Хаббла. Самый большой разрыв между различными измерениями постоянной Хаббла наблюдается между недавними наблюдениями Вселенной: сверхновыми типа 1А, переменными цефеид, килоновыми звездами и красными гигантами; и наблюдения ранней Вселенной: особенно космического микроволнового фона.
Это напряжение остается. Тем не менее, чем больше мы можем быть уверены в точности наших измерений, тем больше мы можем быть уверены в том, что в том, как работает Вселенная, есть что-то новое, ожидающее своего открытия. Учет TRGB-колебаний является конкретным шагом в этом направлении.
Узнать больше:
«Баритон «Красных гигантов» уточняет измерения космических расстояний». ЭПФЛ.
Ричард Андерсон, Нолан Коблишке и Лоран Эйер, «Красные гиганты малой амплитуды объясняют природу кончика ветви красного гиганта как стандартной свечи». АпЖЛ, 7 марта 2024 г.
