Вселенная расширяется - и это уже очевидно для всех. Но при этом скорость этой экспансии, так называемая константа Хаббла, продолжает оставаться для астрономов загадкой. Дело в том, что существуют значительные расхождения между значениями, определяемыми с помощью космического фонового излучения, и значениями, определяемыми с помощью сверхновых и переменных звезд. И вот теперь новое измерение, проведенное с использованием космического телескопа «Хаббл», еще раз подтвердило, что эти отклонения не просто статистический сбой - и это заводит космологию в такой себе тупик.
Вид Большого Магелланова Облака и одного из звездных скоплений в этой галактике. © NASA/ ESA, Adam Riess und Palomar Digitized Sky Survey
Наша вселенная расширяется: с момента Большого взрыва расходятся все дальше и дальше не только все галактики, но расширяется и само пространство - как растущее дрожжевое тесто. Первые подтверждения этого еще в 1960-е годы предоставил космический радиационный фон. Он представляет собой реликт излучения, которое было выпущено через 380 000 лет после Большого взрыва, волны которого затем распространялись в пространстве вместе с расширяющейся вселенной. Сегодня они образуют слабый микроволновый «ковер», который заполняет всю вселенную. На основе этого остаточного излучения спутник ESA Planck в 2013 году определил для константы Хаббла значение в 67,15 км/с на мегапарсек (км/с/Мпк). Но проблема заключается в следующем: еще раньше астрономы определяли космическое расширение по расстоянию и яркости сверхновых и переменных звезд - и при этом значение скорости было вычислено значительно более высоким: от 72 до 74 км/с/Мпк.
Это больше не считается простым статистическим отклонением
Дилемма: либо это было просто статистическое отклонение, либо Вселенная значительно изменила свой темп расширения за период с самого своего начала и по сей день. «У астрономического сообщества действительно имеются проблемы с пониманием и объяснением этих различий», - говорит руководитель исследования Адам Рисс из Научного института космического телескопа в Балтиморе. И все предыдущие космологические модели не дают объяснения этому феномену. В течении многих лет разные группы астрономов пытались определить постоянную Хаббла и устранить странное расхождение - но все безрезультатно. Более того, различие между значениями измерений раннего и сегодняшнего космоса становится все более и более заметными. В конце 1990-х размытость в определении постоянной Хаббла все еще составляло около десяти процентов, при этом не исключалось и простого статистического отклонения. Но с тех пор дальнейшие измерения сократили диапазон отклонений до 2,2 процента.
Теперь же Рисс и его команда представили самое точное измерение постоянной Хаббла на данный момент - и оно снова подтверждает расхождения с данными зонда Planck. Для своего исследования они направили космический телескоп «Хаббл» на 70 цефеид - пульсирующие переменные звезды - расположенных в соседней с нами галактике, Большом Магеллановом Облаке. По мерцанию и яркости этих звезд расстояние до них может быть определено очень точно, а из этого астрономы могут определить и скорость космического расширения. Она, согласно расчетам Рисса и его команды, составляет сейчас 74,03 км/с/Мпк - то есть снова значительно выше значений космического зонда Planck. Соответственно, сегодня вселенная, по-видимому, расширяется на девять процентов быстрее, чем это было в соответствии с измерениями спутника Planck в раннем космосе. Кроме того, вероятная неточность для этого значения теперь снижена до 1,9 процента.
Космология не находит объяснения
«Несоответствие константы Хаббла между ранней и теперешней вселенной может стать самым захватывающим вариантом развития событий в космологии за последние десятилетия», - говорит Рисс. - «Это отклонение увеличилось и теперь достигло точки, когда его уже нельзя отбросить как простую ошибку измерения. Такое несоответствие не может быть простым совпадением». А это значит, что такому ускорению расширения должно быть физическое объяснение - но вот только какое?
Одна из гипотез предполагает, что темная энергия в космосе, возможно, со временем стала более плотной и прочной. Поскольку эта таинственная до сих пор сила противодействует гравитации, ее вполне можно рассматривать как движущую силу расширения вселенной. Другим объяснением может стать существование пока еще не обнаруженных элементарных частиц, таких как чисто гипотетические до сих пор «темные фотоны», которые влияют на поведение космоса. Согласно третьей гипотезе, темная материя может взаимодействовать с нормальной материей или излучением значительно больше, чем считалось ранее.
Но ни для одной из этих гипотез не имеется никаких подтверждений или доказательств. И астрономы буквально в темноте, словно слепые щенки, ищут объяснения этим расхождениям в значениях скорости. Но, как считает Рисс, должно существовать еще что-то, чего мы пока что не знаем. «Это значительно больше, чем просто два эксперимента, которые расходятся в результатах», - говорит астроном. - «Если эти значения не совпадают, то существует очень высокая вероятность того, что мы упускаем что-то в космологической модели, которая связывает эти два возраста вселенной».
0
