Новые измерения усиливают «напряжение Хаббла», все более явное несоответствие между скоростью расширения Вселенной, полученной из локальных измерений, и теоретическими предсказаниями, основанными на данных о далекой Вселенной. Результаты команды под руководством Дэна Сколника из Университета Дьюка показывают, что расширение Вселенной происходит быстрее, чем предсказывает стандартная космологическая модель. Такой сценарий поднимает фундаментальные вопросы о нашем понимании Вселенной и физики, описывающей ее.
Определение скорости расширения, называемой постоянной Хаббла, является одним из главных вопросов современной космологии. Команда Сколнича, применяя данные спектроскопического прибора Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), наблюдающего каждую ночь тысячи галактик, и кривые блеска 12 сверхновых типа Ia в скоплении галактик Кома, получила очень точное измерение: 76,5 км/с на мегапарсек. Это значение совпадает с предыдущими локальными измерениями, но опять же сильно отличается от расчетов, основанных на ранней Вселенной.
Сколнич заявляет, что стандартную космологическую модель возможно опровергнуть новыми данными.
Космическая шкала для постоянной Хаббла
Чтобы определить размер Вселенной, астрономы создают космическую лестницу — ряд методик, взаимосвязанных для точного определения расстояний до небесных объектов. Каждая «ступень» такой шкалы калибруется с помощью конкретного и строгого метода измерения. Начальная ступенька, или «перекладина», часто состоит из близлежащих объектов, таких как звезды или скопления галактик.
Исследование Сколнича началось с Кома — скопления галактик, находящегося примерно в 320 миллионах световых лет от Земли. Расстояние вычислили с помощью сверхновых типа Ia — особых звездных взрывов, которые служат надежными индикаторами расстояния. Их собственная яркость предсказуема, поэтому, измерив яркость с Земли, можно точно определить расстояние до них.
Команда использовала 12 сверхновых типа Ia в скоплении Кома для точного определения расстояния до него. Это измерение позволило откалибровать последующие ступени космической лестницы, включающие наблюдения за более удаленными объектами, такими как галактики и сверхновые в отдаленных областях Вселенной.
Хаббловское напряжение и проблема моделей
Эта калибровка позволила установить значение постоянной Хаббла (76,5 километров в секунду на мегапарсек), совпадающее с другими локальными измереними.
Эта оценка не согласуется с предсказаниями теоретических моделей, основанных на первозданной Вселенной, изучаемой с помощью космического фонового излучения спутника Planck. В то время как Planck вычисляет постоянную величину около 67,4 км/с на мегапарсек, локальные наблюдения показывают систематически более высокие значения — около 73-77 км/с на мегапарсек.
Этот разлад побудил учёных переосмыслить как способы измерений, так и принципы стандартной космологической модели. Как утверждает Сколнич:
«Независимо от применяемых методов результаты сходны. Это указывает на то, что причина не в инструментах или методиках, а в моделях. ».
Космологические последствия
Впервые в 2024 году серии исследований с участием космического телескопа «Джеймс Уэбб» почти опровергли, а затем неоднократно подтвердили наличие хаббловского напряжения, при этом продвинув независимые методы оценки скорости расширения.
Масштабы Хаббловского напряжения делают статистическую аномалию критической для стандартной модели. Это может вызвать серьёзное переосмысление космологических теорий, изменив наше представление о материи, энергии и фундаментальных физических законах.
Отклонения значений Хаббла могут указывать на изменение свойств Вселенной после Большого взрыва, не учтённое действующими моделями. Или же на влияние неизвестных нам элементов, которые по ряду признаков противоречат существующим теориям.
Дальнейшие исследования нуждаются в ещё точнейших измерениях. Наблюдения новыми телескопами предоставят важные сведения, расширив анализ по разным космическим периодам и удалённым областям Вселенной.
Тем не менее, Сколник полагает, что напряжённость в Хаббле стимулирует исследования. Мы вступили в фазу, когда воздействуем на давно применяемые модели, и обнаруживаем несоответствия. Это волнительное время для открытия чего-то принципиально нового о мироздании. ».
В журнале «Астрофизические журналы» выпущено исследование. .