Сразу в нескольких местах попалась информация о новой проблеме астрофизиков. Перевел, на мой взгляд, лучшую из них. Ох, в интересное время живём! :)
В следующий раз, когда вы будете есть черничный маффин, подумайте, что происходило с черничинками, когда его выпекали. Началось все с того, что все черничины лежали вместе в куске сырого теста. По мере выпекания тесто стало подниматься и ягоды стали постепенно удаляться друг от друга. Сидя на одной из ягод, вы бы увидели, как все остальные ягоды постепенно от вас удаляются. В этом смысле галактики весьма похожи на черничинки.
С момента Большого взрыва Вселенная постоянно расширяется. Странно, но факт, что не существует центра этого расширения. Но, в среднем, все галактики удаляются от всех остальных. С нашей точки зрения (из Млечного пути) кажется, что б’ольшая часть галактик удаляется от нас. Как если мы сидим в центре нашей маффино-подобной вселенной. Но из любой другой галактики все будет выглядеть так же – всё удаляется от всего.
Еще больше смущает то, что новые наблюдения указывают на то, что скорость этого расширения в разных частях Вселенной может быть разной, в зависимости от того насколько давнее прошлое мы наблюдаем. И вот, недавно опубликованные в Astrophysical Journal данные показывают, что, возможно, пришло время пересмотреть наше понимание космоса.
Задача Хаббла
Космологи описывают расширение Вселенной с помощью достаточно простого закона Хаббла (названного именем Эдвина Хаббла, хотя и много других людей претендовало на это открытие). Закон Хаббла – это наблюдение, что чем дальше галактики, тем быстрее они от нас удаляются. Те же, что ближе, разбегаются сравнительно и относительно медленнее.
Соотношение скорости удаления галактик и расстояния до них названо Постоянной Хаббла. Она составляет примерно 70 километров в секунду на мегапарсек. Это значит, что галактики набирают 80 тысяч километров в час с каждым миллионом световых лет от нас.
Такое расширение Вселенной с близлежащими галактиками, движущимися медленнее, чем отдаленные – это то, что ожидается от равномерно расширяющейся вселенной, в которой есть Темная энергия (невидимая сила, заставляющая расширение ускоряться) и Темная материя (неизвестная и невидимая для нас материя, которой во Вселенной в пять раз больше, чем привычной). Довольно похоже на то, что можно увидеть внутри черничного маффина.
История измерения Постоянной Хаббла была непростой. В 1929 году сам Хаббл считал, что она примерно в 10 раз больше, чем мы знаем сейчас. Попытки ее точного измерения привели к случайному открытию Темной энергии. Попытки больше понять о том, что такое Темная энергия (которая составляет 70% всей энергии во Вселенной) привели к запуску лучшего на данный момент космического телескопа, названного в честь Хаббла.
Космическая напряженность
Недавно были проведены два новых измерения. Точность стала настолько высока, что, казалось бы, Постоянная Хаббла должна быть определена раз и навсегда. Но вместо этого обнаружилось, что эти вещи бессмысленны. Вместо одного изумительного результата мы имеем два. Так что сложностей у нас не убавилось.
С одной стороны, мы имеем новое очень точное измерение Реликтового излучения, полученное при помощи космического телескопа Планк. Постоянная Хаббла тут определена как 67,4 километра в секунду на мегапарсек.
С другой стороны, у нас есть новые измерения пульсаров в галактиках (и они тоже очень точные), которые дали значение Постоянной Хаббла 73,4 километра в секунду на мегапарсек.
Оба измерения очень точны и говорят о своей корректности. Погрешности измерений очень малы. Космологи называют это «напряженностью» между двумя измерениями, погрешности которых искажали результаты в противоположных направлениях.
Новая физика?
И что же теперь? Пока ждем. Вероятно, что наша космологическая модель не верна. Что мы видим, так это то, что вблизи Вселенная расширяется быстрее, чем мы ожидали на основе более дальних измерений. Измерение Реликтового излучения не измеряет расширение напрямую, а скорее делает это через нашу космологическую модель. Таким способом были предсказаны и описаны многие наблюдаемые во Вселенной явления. Модель точна.
Допустим, наша модель неверна. Но никто пока не предложил другой модели, которая это объяснит и одновременно объяснит всё остальное, что объясняла имеющаяся. Например, мы можем попытаться объяснить всё при помощи новой теории гравитации, но это пойдет вразрез с имеющимися наблюдениями. Или можно попытаться объяснить все новой теорией о Темной материи или Темной энергии, но тогда рассогласовываются другие наблюдения. И так далее. Итак, если «напряженность» связана с новой физикой, то эта физика всеобъемлюща и неизвестна.
Менее захватывающей может быть идея о том, что есть некие «неизвестные неизвестные» в наших данных, вызванные некими систематическими эффектами и более детальные наблюдения однажды покажут нам что мы упустили из виду. Или, может, это статистическая погрешность, которая исчезнет, когда будет собрано больше данных.
Пока не ясно какая смесь новой физики, систематических эффектов или новых данных снимет эту «напряженность», но что-то это сделать должно. Пример с выпекаемым маффином, похоже, больше не работает, и космологи соревнуются кто первый придумает «большую космическую выпечку», объясняющую имеющийся результат. Если новая физика здесь все-таки потребуется, то результатом будут сногсшибательные изменения наших представлений о космосе.
