|
Давние споры о скорости расширения Вселенной
|
|
|
|
В течение последнего десятилетия ученые пытались докопаться до сути того, что казалось главным несоответствием во Вселенной. Вселенная расширяется с течением времени, но скорость ее расширения, по-видимому, различается в зависимости от того, рассматриваете ли вы ранний период истории Вселенной или сегодняшний день. Если бы это было правдой, это создало бы серьезную проблему для модели золотого стандарта, которая отражает наше лучшее понимание Вселенной.
|
|
|
|
Но благодаря новому космическому телескопу Джеймса Уэбба ученые из Чикагского университета смогли получить новые и более качественные данные, что позволяет предположить, что, в конце концов, конфликта может и не быть.
|
|
|
|
"Эти новые данные свидетельствуют о том, что наша стандартная модель Вселенной работает", - сказал профессор Учикаго. Венди Фридман, ведущая фигура в дебатах об этой скорости расширения, известной как постоянная Хаббла.
|
|
|
|
"Это не значит, что в будущем мы не обнаружим вещей, которые не согласуются с моделью, но на данный момент постоянная Хаббла, похоже, не соответствует ей", - сказала она.
|
|
Космос, звезды и сверхновые
|
|
|
|
В настоящее время существует два основных подхода к расчету скорости расширения нашей Вселенной.
|
|
|
|
|
|
|
Первый подход заключается в измерении остаточного света, оставшегося после Большого взрыва, который все еще распространяется по Вселенной. Это излучение, известное как космический микроволновый фон, информирует астрономов о том, какими были условия на ранних этапах существования Вселенной.
|
|
|
|
Фридман, профессор астрономии и астрофизики из Университета Джона и Мэрион Салливан, специализируется на втором подходе, который заключается в измерении скорости расширения Вселенной прямо сейчас, в нашем астрономическом окружении. Парадоксально, но это гораздо сложнее, чем заглянуть в прошлое, потому что точное измерение расстояний - очень сложная задача.
|
|
|
|
За последние полвека или около того ученые придумали несколько способов измерения относительно близких расстояний. Один из них основан на наблюдении света звезд определенного класса в период их максимальной яркости, когда они взрываются как сверхновые в конце своей жизни.
|
|
|
|
Если мы знаем максимальную яркость этих сверхновых, измерение их видимой светимости позволяет нам рассчитать расстояние до них. Дополнительные наблюдения показывают, с какой скоростью галактика, в которой произошла эта сверхновая, удаляется от нас. Фридман также впервые применил два других метода, которые используют то, что мы знаем о двух других типах звезд: красных гигантах и углеродных звездах.
|
|
|
|
Однако необходимо внести множество поправок в эти измерения, прежде чем можно будет определить окончательное расстояние. Сначала ученые должны учесть наличие космической пыли, которая затемняет свет между нами и этими далекими звездами в их галактиках-хозяевах. Они также должны проверять и корректировать различия в яркости, которые могут возникать с течением космического времени. Наконец, необходимо выявить и скорректировать незначительные погрешности измерений в приборах, используемых для проведения измерений.
|
|
|
|
Но благодаря технологическим достижениям, таким как запуск в 2021 году гораздо более мощного космического телескопа Джеймса Уэбба, ученые смогли значительно усовершенствовать эти измерения.
|
|
|
|
"Мы более чем удвоили нашу выборку галактик, используемых для калибровки сверхновых", - сказал Фридман. "Статистическое улучшение значительно. Это значительно усиливает результат".
|
|
|
|
Последний расчет Фридмана, в который включены данные, полученные как с телескопа Хаббла, так и с космического телескопа Джеймса Уэбба, дает значение 70,4 километра в секунду на мегапарсек, плюс-минус 3%.
|
|
|
|
Это приводит ее данные в статистическое соответствие с недавними измерениями космического микроволнового фона, который составляет 67,4, плюс-минус 0,7%. Работа опубликована в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Разрешение телескопа Webb в четыре раза превышает разрешение телескопа Hubble, что позволяет ему идентифицировать отдельные звезды, ранее обнаруженные в виде размытых групп. Кроме того, он примерно в 10 раз чувствительнее, что обеспечивает более высокую точность и возможность находить даже более тусклые объекты, представляющие интерес.
|
|
|
|
"Мы действительно видим, насколько фантастичен космический телескоп Джеймса Уэбба для точного измерения расстояний до галактик", - сказал соавтор Тейлор Хойт из лаборатории Лоуренса в Беркли.
|
|
|
|
"Используя инфракрасные детекторы, мы можем видеть сквозь пыль, которая исторически мешала точному измерению расстояний, и мы можем с гораздо большей точностью измерять яркость звезд", - добавил соавтор исследования Барри Мадор из Научного института Карнеги.
|
|
|
|
"Чрезвычайно сложно"
|
|
|
|
Фридман объяснил, что астрофизики пытались выдвинуть теорию, которая объясняла бы различные темпы расширения по мере старения Вселенной.
|
|
|
|
"Более 1000 статей пытались решить эту проблему, и оказалось, что это чрезвычайно сложно сделать", - сказала она.
|
|
|
|
Ученые все еще пытаются найти трещины в стандартной модели, описывающей Вселенную, которые могли бы дать ключ к разгадке двух больших загадок — темной материи и темной энергии. Но постоянная Хаббла, похоже, все больше не подходит для поиска.
|
|
|
|
Фридман и ее команда в следующем году будут использовать телескоп Уэбба для проведения измерений в группе галактик, называемой скоплением Кома, что, по ее словам, должно предоставить больше данных под другим углом зрения.
|
|
|
|
"Эти измерения позволят нам напрямую измерить постоянную Хаббла, не прибегая к дополнительному этапу, связанному со сверхновыми. Я с оптимизмом смотрю на решение этой проблемы в ближайшие несколько лет, поскольку мы повышаем точность этих измерений", - сказала она.
|
|
|
|
Источник
|
