Скорость расширения Вселенной оказалась выше, чем ожидалась

Результаты нового исследования американских астрономов, опубликованные в журнале Astrophysical Journal Letters, указывают на то, что Вселенная расширяется примерно на 10 процентов быстрее, чем ожидалось исходя из наблюдений, проводившихся космическим телескопом «Планк», что может говорить о необходимости новой физики, которая позволит ученым лучше понимать космос и происходящие в нем явления, сообщает Space.com. С препринтом работы можно

в онлайн репозитории научных статей arXiv.org.

Вероятность того, что это несоответствие является простой случайностью, сократилось с одной трехтысячной до одной стотысячной, отмечают ученые.

«Это несоответствие достигло точки, когда назвать его случайностью уже нельзя», — комментирует глава исследования Адам Рисс, профессор физики и астрономии Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе (США).

«Это совсем не то, что мы ожидали», — добавляет Рисс, который в 2011 (вместе с другими физиками Брайаном Шмидтом и Солом Перлмуттером) получил Нобелевскую премию по физике за доказательство ускоренного расширения Вселенной и разработку сверхточных методов измерения расстояний.

Ученые по-прежнему не могут понять, что именно повышает скорость расширения Вселенной, однако многие астрономы предполагают, что виновником этого является загадочная отталкивающая сила под названием темная энергия.

Данная иллюстрация демонстрирует три основных шага, которые астрономы используют для расчета скорости расширения Вселенной во времени. Это значение называется Постоянной Хаббла. Все шаги включают в себя построение ступеней «космической дистанционной лестницы», начиная с измерения точных расстояний до ближайших галактик, а затем перемещаясь к галактикам все дальше и дальше. Эта «лестница» представляет собой серию измерений различных типов астрономических объектов со своими показателями светимостями, которые могут использоваться для расчета расстояний

В новом исследовании Рисс вместе с коллегами использовал данные космического телескопа «Хаббл», содержащие информацию о наблюдениях за 70 цефеидами (звездами с переменной яркостью) в Большом Магеллановом Облаке, галактике, соседствующей с нашим Млечным Путем. Для астрономов цефеиды являются своего рода маяками, благодаря зависимости период—светимость, цефеиды используются как эталоны светимости при определении расстояний до удаленных объектов.

Другим «ориентиром» для вычислений за скоростью расширения Вселенной могут выступать сверхновые типа Ia, свет которых растягивается по мере того, как пространство, которое он преодолевает, расширяется. Однако главная проблема заключается в определении точного расстояния до этих звезд. Изучение и наблюдение именно за этими звездами позволило Риссу, Шмидту и Пермуттеру получить Нобелевскую премию.

Рисс с командой также включили в свои расчеты, полученные в ходе проекта «Араукария», в ходе которого ученые из США, Европы и Чили проводили наблюдения за двойными звездными системами галактики Большого Магелланова Облака, отмечая «затмения» звезд, которые возникали тогда, когда одно светило проходило перед своим соседом. Эта работа обеспечила для Рисса и его коллег дополнительную информацию о расстояниях до звезд, предоставив ученым помощь в понимании внутренней яркости цефеид.

Вооружившись данными, исследователи использовали их для расчета текущей скорости расширения Вселенной — значения, которое принято называть Постоянной Хаббла. Свое название она получила в честь знаменитого американского астронома Эдвина Хаббла в 20-х годах прошлого века. В итоге исследователи получили новое значение постоянной Хаббла в 74,03 километра в секунду на мегапарсек (1 мегапарсек равен примерно 3,26 миллиона светового года), что больше константы, выведенной из наблюдений реликтового излучения и равной 67 километров в секунду на мегапарсек. Это означает, что скорость отдаления галактик от нас увеличивается почти на 74 километра в секунду, а не на 67, как было принято считать до этого. Загвоздка в том, что именно предыдущее значение учитывается во всех наших моделях, которые описывают и возраст Вселенной, и ее состав, а также в фундаментальных законах физики.

По словам команды Рисса, максимальная погрешность их расчетов может составлять всего 1,9 процента – самая низкая на данный момент. Например, в исследованиях 2001 года погрешность расчетов составляла около 10 процентов, а данных за 2009 год говорилось о погрешности в 5 процентов.

Новая оценка скорости расширения Вселенной сильно противоречит значению константы Хаббла, полученному телескопом «Планк» Европейского космического агентства, с помощью которого проводились исследования космического фонового излучения, оставленного после Большого взрыва, который согласно наиболее популярному научному мнению, породил нашу Вселенную около 13,82 миллиарда лет назад.

«Это не просто два несогласованных эксперимента. Мы измеряем нечто принципиально разное. В первом случае речь идет об измерении того, насколько быстро расширяется видимая сегодня Вселенная, а во втором речь идет о предсказании, основанном на физике ранней Вселенной и данных о том, как быстро она должна расширяться. Если эти значения не совпадают, появляется очень большая вероятность того, что мы упускаем что-то в космологической модели, которая связывает две эпохи», – заключает Рисс