Астрономы подсчитали скорость расширения Вселенной как никогда точно
Завершив почти 30-летний марафон, космический телескоп НАСА «Хаббл» откалибровал более 40 меток пространства и времени, чтобы помочь ученым точно измерить скорость расширения Вселенной.
Изучение скорости расширения Вселенной началось в 1920-х годах с измерений астрономов Эдвина Хаббла и Жоржа Леметра. В 1998 году это привело к открытию «темной энергии» — таинственной силы отталкивания, ускоряющей расширение Вселенной. В последние годы, благодаря данным Хаббла и других телескопов, астрономы обнаружили еще один поворот: несоответствие между наблюдаемой скоростью расширения и расчетами роста Вселенной сразу после Большого взрыва. Причина этого несоответствия остается загадкой. Данные Хаббла, охватывающие множество космических объектов, которые служат маркерами расстояния, подтверждают: происходит что-то странное, возможно, связанное с совершенно новой физикой.
Научная статья пока вышла в препринте, она будет опубликована в специальном выпуске Astrophysical Journal.
В космосе расстояние почти всегда равняется времени. Существующую сегодня систему измерения космических расстояний создали в 1910-х годах. Расстояния определили, исходя из поведения вспыхивающих и гаснущих звезд — цефеид. Их динамика и расположение друг относительно друга помогли рассчитать, какие находятся дальше, а какие — ближе, и относительно них уже рассчитывать расположение других объектов.
Скорость расширения Вселенной, которую невозможно понять без умения точно определять колоссальные космические расстояния, назвали «постоянная Хаббла», в честь великого астронома, ее открывшего. Эта цифра имеет решающее значение для оценки возраста Вселенной и помогает проверить наше понимание фундаментального устройства мира.
В этом году несколько независимых групп астрономов, использующих данные с телескопа «Хаббл», пришли к одному и тому же значению постоянной Хаббла: 73 (плюс-минус 1) километра в секунду на мегапарсек. Это значит, что на один мегапарсек (3,3 млн световых лет или три миллиарда триллионов километров) Вселенная галактики удаляются друг от друга со скоростью 73 км/с.
«Постоянная Хаббла — это очень особенное число. Его можно использовать, чтобы продеть иголку из прошлого в настоящее для сквозной проверки нашего понимания Вселенной. Это потребовало феноменального количества детальной работы», — сказал руководитель исследования, лауреат Нобелевской премии Адам Рисс.
Команда измерила 42 метки сверхновых. Поскольку они взрываются со скоростью примерно один раз в год, за годы работы для измерения расширения Вселенной «Хаббл» зарегистрировал максимальное число взрывов сверхновых.
Рисс говорит: «У нас есть полная выборка всех сверхновых, которые наблюдались за последние 30 лет, доступных для телескопа».
Получилось, что скорость расширения Вселенной выше, чем предполагается расчетами, исходя из современных знаний об устройстве мира. По расчетам, постоянная Хаббла должна составлять 67,5 (плюс-минус 0,5) км/с на мегапарсек.
Это открытие разрывает то, что было красивой и аккуратной картиной динамической эволюции Вселенной. Астрономы не могут объяснить несоответствие, но ответ может включать дополнительную физику Вселенной. То есть мы явно еще чего-то не знаем.
Новый космический телескоп «Джеймс Уэбб» продолжит работу «Хаббла», показывая космические метки на бОльших расстояниях или в бОльшем разрешении.
