Телескоп Hubble уточнив швидкість розширення Всесвіту

Команда американських астрономів виконала найточніші виміри швидкості розширення Всесвіту. Для цього вона користувалася допомогою космічного телескопа Hubble. Результат дослідження виявився досить цікавим. Вчені дійшли висновку, що Всесвіт розширюється швидше, ніж передбачалося.

Щоб уточнити коефіцієнт прискорення розширення Всесвіту (постійна Хаббла), ученим потрібно було істотно підвищити точність астрономічної шкали відстаней. На першому етапі Hubble провів численні виміри паралаксу восьми цефеїд (змінних зір) Чумацького шляху, що знаходяться на відстані від 6 000 до 12 000 світлових років. Це в 10 разів далі, ніж у цефеїд, які використовувалися під час подібних досліджень. Астрономи вдалися до нової технології, в рамках якої кожні пів року Hubble фіксував становище зір тисячу разів на хвилину.

Схема, що показує, як астрономи вимірюють постійну Хаббла. Джерело: NASA, ESA, A. Feild (STScI), і A. Riess (STScI/JHU)

Здобувши справжню яскравість цефеїд Чумацького шляху, астрономи порівняли її з яскравістю цефеїд у 19 сусідніх галактиках, що дозволило уточнити відстань до них. У всіх цих галактиках спалахували наднові типу Ia. Ці наднові мають однакову максимальну світність, що дозволяє використовувати їх як «стандартні свічки». Далі астрономи уточнили відстані до далеких галактик, у яких спалахували подібні наднові.

Порівнюючи дистанції до галактик зі зсувом спектральних ліній, викликаних їх віддаленням, дослідники змогли вирахувати постійну Хаббла. Коефіцієнт прискорення розширення Всесвіту дорівнював 73 км/c на мегапарсек. За словами дослідників, це найточніше значення постійної Хаббла в історії астрономії. Похибка виконаних вимірів становить лише 2,3%.

Галактики NGC 3972 (ліворуч) та NGC 1015 (праворуч). Хрестики відзначають розташування цефеїд, що використовувалися для визначення відстані до них. Джерело: NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU)

Але проблема в тому, що дані Hubble не узгоджуються з результатами попереднього дослідження, виконаного космічною обсерваторією Planck. Planck провів серію спостережень за швидкістю розширенням Всесвіту через 378 000 років після Великого вибуху. Вони показали, що значення постійної Хаббла становить близько 67 км/с на мегапарсек і може перевищувати 69 км/c.

Різниця між значеннями, отриманими Hubble та Planck, становить близько 9%. При цьому обидва результати були перевірені декількома способами. За словами астрономів, ймовірність того, що розбіжність є просто помилкою вимірів, становить 1 до 5000.

Існує кілька можливих пояснень феномену. За однією з версій, темна енергія, що відповідає за прискорене розширення Всесвіту, може розштовхувати галактики з силою, що зростає. Це означає, що прискорення не має постійного значення. За іншою теорією, Всесвіт містить невідомі субатомні частинки, що рухаються зі швидкостями близькими до світлової та взаємодіють лише через гравітацію. Вчені образно порівнюють їх із стерильними нейтрино. Також не можна виключати те, що темна матерія сильніше взаємодіє зі звичайною речовиною, ніж вважалося раніше. Всі ці сценарії змінюють уявлення про процеси, що відбувалися в ранньому Всесвіті, і вимагають перегляду наявних теоретичних моделей.

За матеріалами: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/improved-hubble-yardstick-gives-fresh-evidence-for-new-physics-in-the-universe