«Хаббл» приблизился к открытию «новой физики» в расширении Вселенной

Астрономы точно измерили расстояние до пульсирующих звезд в соседней галактике и подтвердили, что Вселенная сейчас расширяется быстрее, чем об этом говорят наблюдения за «эхом» Большого Взрыва.

Результаты замеров «Хаббла», указывающие на наличие «новой физики», были опубликованы в Astrophysical Journal, передает РИА Новости.

«Открытие расхождений в значении постоянной Хаббла – кажется, самое интересное событие в космологии за последние десятилетия. Его статистическая значимость постепенно росла и теперь его просто нельзя отмести как погрешность измерений. Этот разрыв не мог появиться в наших данных по случайности», — заявил Адам Рисс (Adam Riess) из университета Джона Гопкинса (США).

Еще в 1929 году знаменитый астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не стоит на месте, а постепенно расширяется, наблюдая за движением далеких от нас галактик. В конце 20 века астрофизики обнаружили, наблюдая за сверхновыми первого типа, что она расширяется не с постоянной скоростью, а с ускорением.

Причиной этого, как сегодня считают ученые, является «темная энергия» – загадочная субстанция, заставляющая пространство-время растягиваться все быстрее и быстрее.

В июне 2016 года, нобелевский лауреат Адам Рисс и его коллеги, открывшие этот феномен, вычислили точную скорость расширения Вселенной сегодня, используя переменные звезды-цефеиды в Млечном Пути и в соседних галактиках, расстояние до которых можно вычислить со сверхвысокой точностью.

Это уточнение дало крайне неожиданный результат – оказалось, что две галактики, разделенные расстоянием примерно в 3 миллиона световых лет, разлетаются со скоростью около 73 километров в секунду.

Подобная цифра была на 9% выше, чем показывают данные, полученные при помощи орбитальных телескопов WMAP и Planck – 69 километров в секунду, и ее невозможно объяснить при помощи имеющихся у нас представлений о природе темной энергии и механизме рождения Вселенной.

Эти расхождения заставили космологов задуматься о двух возможных путях объяснения этой аномалии. С одной стороны, вполне возможно, что замеры «Планка» или Рисса и его коллег являются ошибочными или неполными. С другой — вполне допустимо и то, что в ранней Вселенной могла существовать и третья «темная» субстанция, отличная от темной материи и энергии, а также то, что последние могут быть нестабильными и постепенно распадаться.

Столкнувшись с этой проблемой, Рисс и его коллеги начали перепроверять свои собственные выкладки, используя «Хаббл» для наблюдений за цефеидами в соседней с нами галактике, Большом Магеллановом Облаке.

Их главная задача состояла в том, чтобы точнее измерить расстояние до этих звезд и доказать, что скорости их движения действительно были выше, чем предсказывают данные по свойствам «эха» Большого Взрыва. Осознавая важность этой задачи, НАСА разрешило астрономам напрямую управлять работой гироскопов телескопа для повышения стабильности картинки.

В этом им помог специальный алгоритм управления работой «Хаббла» и его инфракрасной камерой, созданный два года назад научной командой телескопа, позволивший ученым почти мгновенно нацеливаться на цефеиды в Большом Магеллановом Облаке в рамках одного и того же цикла наблюдений. Благодаря этому Рисс и его коллеги смогли проследить сразу за 70 цефеидами, не отнимая несколько месяцев наблюдений у других ученых.

«Когда «Хаббл» точно нацеливается на какой-то объект в космосе, используя уже известные звезды в качестве ориентира, он может проследить только за одной цефеидой за всю свою орбиту. Вместо этого мы подобрали группы этих звезд, которые были расположены друг к другу так близко, что мы могли «переключаться» между ними, не перенаправляя телескоп», — объясняет Стефано Казертано (Stefano Casertano), член научной команды «Хаббла».

Подобный трюк позволил ученым повысить качество замеров расстояния до цефеид почти в два раза, с 2,5% до 1,3%, что резко повысило точность оценки постоянной Хаббла. Ее значение не поменялось в меньшую сторону и она даже несколько выросла, достигнув отметки в 74 километра в секунду.

Что самое важное, эти замеры, как подчеркивает Рисс, достигли статистической значимости в 4,4 сигма. Это означает, что вероятность случайной ошибки при проведении наблюдений составляет один на сто тысяч – столь «удачное» совпадение, по мнению астрофизика, крайне маловероятно. Повышение точности замеров до 1%, пояснил ученый, полностью закроет этот вопрос.

Почему это так, космологи и астрофизики до сих пор не могут сказать. С одной стороны, ученые допускают, что в ранней Вселенной существовала еще одна форма «темной энергии», заставившая ее расширяться быстрее, чем она это делала во времена Большого Взрыва. С другой, Рисс и его коллеги не исключают того, что темная материя может сильнее взаимодействовать с видимой материей и темной энергией, чем мы считаем раньше.

«Современные космологические модели подразумевают, что текущие темпы расширения Вселенной должны совпадать с теми значениями, которые были вычислены по микроволновому фоновому излучению. Соответственно, наличие расхождений будет указывать на существование новой физики. В прошлом, теоретики постоянно говорили мне, что это невозможно, так как подобное нововведение разрушит все их теории. Теперь они думают, что нам придется это сделать», — заключает Рисс.

Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, на канал «Хвилі» в Youtube, страницу «Хвилі» в Facebook