Новое подтверждение Хаббловского напряжения из данных DESI - New-Science.ru
21 января 2025, 00:00
Новые измерения усиливают "напряжение Хаббла" - все более очевидное несоответствие между скоростью расширения Вселенной, полученной в результате локальных измерений, и теоретическими предсказаниями, основанными на данных о далекой Вселенной. Результаты, полученные командой под руководством Дэна Сколника из Университета Дьюка, показывают, что расширение Вселенной происходит быстрее, чем предсказывает стандартная космологическая модель. Этот сценарий поднимает фундаментальные вопросы о нашем понимании Вселенной и физики, которая ее описывает.
Определение скорости расширения, известной как постоянная Хаббла, является одним из центральных вопросов современной космологии. Используя данные спектроскопического прибора Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), который каждую ночь наблюдает за тысячами галактик, и кривые блеска 12 сверхновых типа Ia в скоплении галактик Кома, команда Сколнича получила очень точное измерение: 76,5 км/с на мегапарсек. Это значение согласуется с предыдущими локальными измерениями, но опять же резко расходится с расчетами, основанными на ранней Вселенной.
По словам Сколнича, "стандартная космологическая модель может быть нарушена". Новые данные свидетельствуют о том, что проблема кроется не в измерениях, а в теоретических моделях, описывающих космическую эволюцию.
Космическая шкала для постоянной Хаббла
Чтобы измерить расширение Вселенной, астрономы строят космическую лестницу: ряд методов, которые опираются друг на друга для точного расчета космических расстояний. Каждая "ступенька" шкалы калибруется с помощью конкретного и четко определенного метода измерения. Первая ступенька, или "перекладина", часто состоит из близлежащих, легко измеряемых объектов, таких как звезды или скопления галактик.
В случае с исследованием Сколнича отправной точкой стало скопление Кома — скопление галактик, расположенное примерно в 320 миллионах световых лет от Земли. Это расстояние было рассчитано с помощью сверхновых типа Ia - особых звездных взрывов, которые служат очень надежными индикаторами расстояния. Их собственная яркость предсказуема, а значит, измерив их яркость с Земли, можно точно проследить расстояние до них.
Используя 12 сверхновых типа Ia в скоплении Кома, команда с большой точностью определила расстояние до скопления. Это измерение позволило откалибровать все последующие ступени космической лестницы, которые включают наблюдения за более удаленными объектами, такими как галактики и сверхновые в отдаленных регионах Вселенной.
Хаббловское напряжение и проблема моделей
Благодаря этой калибровке удалось определить значение постоянной Хаббла (76,5 км/с на мегапарсек), которое согласуется с другими локальными измерениями.
Однако эта оценка расходится со значениями, предсказанными теоретическими моделями, основанными на первозданной Вселенной, наблюдаемой через космическое фоновое излучение со спутника Planck. В то время как Planck рассчитывает постоянную величину около 67,4 км/с на мегапарсек, местные наблюдения дают систематически более высокие значения — около 73-77 км/с на мегапарсек.
Это расхождение заставило ученых пересмотреть как методы измерений, так и основы стандартной космологической модели. И, по словам Сколнича:
"
Даже при разных подходах мы получаем очень похожие цифры. Это подкрепляет мысль о том, что проблема не в приборах или методах, а в моделях".
Космологические последствия
Только в 2024 году появилась серия исследований с участием космического телескопа "Джеймс Уэбб", которые сначала почти опровергли, а затем подтвердили (причем несколько раз) наличие хаббловского напряжения, даже продвинули дальше независимые методы оценки скорости расширения.
Масштабы Хаббловского напряжения превращают статистическую аномалию в кризис для стандартной модели. Этот кризис может привести к глубокому пересмотру космологических теорий, что отразится на нашем понимании материи, энергии и фундаментальных физических законов.
Разница в значениях Хаббла может свидетельствовать о переходе в свойствах Вселенной, который произошел после Большого взрыва и не был предсказан существующими моделями. Или же о неизвестной нам роли элементов, с которыми теории уже в чем-то расходятся.
Будущие разработки потребуют еще более точных измерений. В частности, наблюдения с помощью телескопов следующего поколения позволят получить новые важнейшие данные, распространив анализ на различные космические эпохи и более отдаленные регионы Вселенной.
Сколник, однако, по-прежнему считает, что напряжение Хаббла является стимулом для исследований: "
Мы находимся на том этапе, когда мы оказываем давление на модели, которые использовались десятилетиями, и кое-что не сходится. Это захватывающее время, когда есть возможность открыть что-то совершенно новое о Вселенной".
С исследованием, опубликованным в журнале The Astrophysical Journal Letters, можно ознакомиться
здесь.
Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ru