Чрезвычайно точные измерения расстояния между Землей и скоплением галактик Кома предоставляют новые доказательства более быстрой, чем ожидалось, скорости расширения Вселенной. Фото предоставлено: NOIRLab
Кажется, Вселенная расширяется очень быстро. Даже слишком быстро. Новое измерение подтверждает то, что показали предыдущие — и весьма противоречивые — результаты: Вселенная расширяется быстрее, чем предсказывают теоретические модели, и быстрее, чем можно объяснить нашим нынешним пониманием физики.
Это несоответствие между моделью и данными стало известно как напряжение Хаббла. Теперь результаты, опубликованные в Astrophysical Journal Letters, еще более убедительно подтверждают более высокую скорость расширения.
«Напряженность сейчас перерастает в кризис», — сказал Дэн Сколник, возглавлявший исследовательскую группу.
Определение скорости расширения Вселенной, известной как постоянная Хаббла, стало важным научным занятием с 1929 года, когда Эдвин Хаббл впервые обнаружил, что Вселенная расширяется.
Сколник, доцент кафедры физики Университета Дьюка, объясняет это, пытаясь создать карту роста Вселенной: Мы знаем, какой размер она имела при Большом взрыве, но как она достигла такого размера, как сейчас? По его аналогии, детский образ Вселенной представляет собой далекую вселенную, первичные семена галактик.
Текущий снимок Вселенной представляет собой локальную вселенную, в которую входит Млечный Путь и его соседи. Стандартная модель космологии — это кривая роста, соединяющая их. Проблема в том, что вещи не складываются.
«В некотором смысле это означает, что наша модель космологии может быть нарушена», — сказал Сколник.
Для измерения Вселенной требуется космическая лестница, которая представляет собой серию методов измерения расстояний до небесных объектов, при этом каждый метод или «ступенька» опирается на предыдущий для калибровки.
Лестница, используемая Сколником, была создана отдельной командой с использованием данных Спектроскопического инструмента темной энергии (DESI), который каждую ночь наблюдает более 100 000 галактик со своей наблюдательной точки в Национальной обсерватории Китт-Пик.
Сколник понял, что эту лестницу можно закрепить ближе к Земле, с более точным расстоянием до скопления Комы, одного из ближайших к нам скоплений галактик.
«Коллаборация DESI выполнила действительно сложную работу: в ее лестнице не хватало первой ступеньки», — сказал Сколник. «Я знал, как ее получить, и знал, что это даст нам одно из самых точных измерений постоянной Хаббла, которые мы можем получить. Поэтому, когда ее работа вышла в свет, я бросил все и работал над ней без перерыва».
Чтобы определить точное расстояние до скопления Комы, Сколник и его коллеги использовали кривые блеска 12 сверхновых типа Ia внутри скопления. Подобно свечам, освещающим темный путь, сверхновые типа Ia имеют предсказуемую яркость, которая коррелирует с расстоянием до них, что делает их надежными объектами для расчета расстояний.
Команда достигла расстояния около 320 миллионов световых лет, почти в середине диапазона расстояний, о котором сообщалось в предыдущих исследованиях за 40 лет, что является обнадеживающим признаком ее точности.
«На это измерение не влияет то, чем, по нашему мнению, закончится история напряженности Хаббла», — сказал Сколник. «Этот кластер находится у нас на заднем дворе, его измеряли задолго до того, как кто-либо понял, насколько он важен».
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Используя это высокоточное измерение в качестве первой ступеньки, команда откалибровала остальную часть лестницы космических расстояний. Они пришли к значению постоянной Хаббла, равному 76,5 километров в секунду на мегапарсек, что, по сути, означает, что местная Вселенная расширяется на 76,5 километров в секунду быстрее каждые 3,26 миллиона световых лет.
Это значение согласуется с существующими измерениями скорости расширения локальной вселенной. Однако, как и все подобные измерения, оно противоречит измерениям постоянной Хаббла, которые основаны на предсказаниях из далекой Вселенной.
Другими словами, она соответствует скорости расширения Вселенной, которую недавно измерили другие команды, но не соответствует нашему нынешнему пониманию физики. Давний вопрос: ошибка в измерениях или в моделях?
Новые результаты команды Сколника обеспечивают огромную поддержку возникающей идеи о том, что источник напряжения Хаббла кроется в моделях.
«За последнее десятилетие сообщество провело множество повторных анализов, чтобы увидеть, были ли первоначальные результаты моей команды верными», — сказал Сколник, чьи исследования неоднократно ставили под сомнение постоянную Хаббла, предсказанную с помощью Стандартной модели физики.
«Несмотря на то, что мы заменяем так много частей, в конечном итоге мы все равно получаем очень похожее число. Так что для меня это лучшая проверка на свете».
«Мы находимся на этапе, когда мы действительно жестко критикуем модели, которые мы использовали в течение двух с половиной десятилетий, и мы видим, что ничего не складывается», — сказал Сколник.
«Это может изменить наше представление о Вселенной, и это здорово! В космологии еще есть сюрпризы, и кто знает, какие открытия будут следующими?»
Информация от: Университетом Дьюка
