Данные DESI предоставляют дополнительные свидетельства, согласующиеся с постоянной скоростью расширения Вселенной

Новости МирТесен

Свежие наблюдения усугубляют проблему «напряжения Хаббла» – все более заметное противоречие между скоростью, с которой расширяется Вселенная согласно непосредственным замерым, и прогнозами, вытекающими из анализа данных о далеких космических объектов. Исследования группы во главе с Дэном Сколником из Университета Дьюка указывают на то, что скорость увеличения размеров Вселенной превышает ожидания стандартной космологической модели. Этот парадокс ставит под сомнение наши представления об устройстве мироздания и фундаментальных законах физики.

Выяснение скорости расширения – задачи, известной как постоянная Хаббла, является одним из ключевых направлений современной космологии. Применяя данные спектроскопического инструмента Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), который ежедневно фиксирует изображения тысяч галактик, и кривые яркости 12 сверхновых типа Ia в скоплении Кома, команда Сколнича получила весьма точное значение: 76,5 км/с на мегапарсек. Этот результат подтверждает предыдущие локальные измерения, однако существенно отличается от вычислений, основанных на данных о ранней Вселенной.

По мнению Сколника, «традиционная космологическая модель может оказаться неполной». Новые данные указывают на то, что расхождение заключается не в погрешностях измерений, а в теоретических конструкциях, описывающих развитие космического пространства.

Космическая шкала для постоянной Хаббла

Для определения скорости расширения Вселенной астрономы используют космическую лестницу – систему методов, основанную на последовательном определении расстояний до удаленных объектов. Каждый этап этой шкалы откалиброван с использованием конкретного и однозначного метода измерения. Начальный этап, или первая «перекладина», обычно включает в себя близкие и легко измеряемые объекты, например, звезды или скопления галактик.

Для исследования Сколнича основой послужило скопление галактик Кома, находящееся на расстоянии около 320 миллионов световых лет от Земли. Данное расстояние было определено с использованием сверхновых типа Ia – уникальных звездных взрывов, выполняющих роль точных индикаторов удаленности. Благодаря предсказуемой собственной яркости, измерение яркости этих взрывов с Земли позволяет точно установить расстояние до них.

Используя данные о 12 сверхновых типа Ia, расположенных в скоплении Кома, ученые смогли с высокой точностью вычислить расстояние до этого скопления. Полученные результаты позволили откалибровать все последующие этапы космической лестницы, основанной на наблюдениях за более далекими объектами, например, галактиками и сверхновыми в отдаленных областях Вселенной.

Хаббловское напряжение и проблема моделей

Определённое с помощью этой калибровки значение постоянной Хаббла (76,5 км/с на мегапарсек) соответствует данным других локальных измерений.

Тем не менее, полученное значение отличается от тех величин, что прогнозируют теоретические выкладки, основанные на ранней Вселенной и данных космического микроволнового фона, собранных аппаратом Planck. В то время как данные Planck указывают на постоянную величину в районе 67,4 км/с на мегапарсек, локальные наблюдения демонстрируют систематически более высокие показатели – порядка 73-77 км/с на мегапарсек.

Такое несоответствие побудило учёных пересмотреть как методики измерений, так и базовые принципы общепринятой космологической модели. И, по мнению Сколнича:

«Несмотря на различные методики, результаты оказываются весьма сопоставимыми. Это указывает на то, что причина не в используемых инструментах или подходах, а в применяемых моделях ».

Космологические последствия

Исследования, проведенные в 2024 году с использованием космического телескопа «Джеймс Уэбб», изначально поставили под сомнение, но впоследствии многократно подтвердили существование хаббловского напряжения, а также позволили усовершенствовать независимые методы оценки скорости расширения Вселенной.

Величина Хаббловского напряжения превращает статистическую неточность в серьезную проблему для общепринятой космологической модели. Данная ситуация может повлечь за собой необходимость пересмотра фундаментальных теорий, касающихся строения материи, природы энергии и основных законов физики.

Несоответствия в оценках постоянной Хаббла могут указывать на изменение характеристик Вселенной, которое последовало за Большим взрывом и не было предусмотрено текущими моделями. Альтернативно, это может быть связано с влиянием неизвестных нам компонентов, в отношении которых существующие теории уже демонстрируют расхождения.

Для дальнейших исследований потребуются измерения с большей точностью. Телескопы нового поколения, в частности, предоставят ценные данные, которые расширят возможности анализа, охватывая различные периоды эволюции Вселенной и более удаленные ее области.

Сколник продолжает утверждать, что противоречие в определении постоянной Хаббла способствует развитию научных изысканий: « На данном этапе мы подвергаем испытания модели, которые применялись на протяжении десятилетий, и обнаруживаем расхождения. Это захватывающий период, предоставляющий шанс узнать нечто принципиально новое о Вселенной ».

Ознакомиться с исследованием, представленным в журнале The Astrophysical Journal Letters, можно .