Астрономы сделали новые измерения того, как быстро расширяется Вселенная, используя другие типы звезд, чем раньше. Новые измерения, сделанные с помощью космического телескопа Хаббла, только подогревают и без того жаркие дебаты в астрофизике, разрешение которых может привести к новой интерпретации фундаментальных свойств Вселенной.
Ученые на протяжении почти столетия знали, что Вселенная расширяется, а расстояния между галактиками растут каждую секунду. Однако установить темп этого расширения, так называемую постоянную Хаббла, все еще сложно.
Профессор Венди Фридман из Чикагского университета вместе с коллегами провела новые измерения скорости расширения в современной Вселенной, которые указывают на то, что пространство между галактиками растягивается быстрее, чем предполагали ученые. Исследование Фридман является лишь одним из нескольких недавних исследовательских проектов, которые указывают на несоответствие между измерениями современного расширения и предсказаниями на основе измерений, сделанных с помощью спутника Планка.
Поскольку все больше и больше исследований указывают на расхождения между предсказаниями и наблюдениями, ученые задаются вопросом, должны ли они создать новую модель физики Вселенной, которая могла бы объяснить это.
«Константа Хаббла - это космологический параметр, который устанавливает абсолютный масштаб, размер и возраст Вселенной; это один из самых прямых способов увидеть эволюцию Вселенной », - говорит Фридман. «Наблюдаемое ранее несоответствие не исчезло, но новые данные указывают на то, что до сих пор нет прямых и убедительных доказательств того, что мы имеем дело с какой-то фундаментальной ошибкой в нашей нынешней модели Вселенной».
В последней статье, принятой для публикации в «Астрофизическом журнале», Фридман и ее команда объявили о новых измерениях постоянной Хаббла, сделанных на основе красных гигантов. Новые наблюдения, проведенные с помощью телескопа Хаббл, показывают, что скорость расширения в соседней Вселенной составляет менее 70 километров в секунду на мегапарсек (км / с / Мпк). Один парсек составляет около 3,26 световых лет.
Новое значение немного ниже, чем 74 км / с / Мпк - значение, полученное командой Хаббла SH0ES, которая проводила измерения на основе цефеид.
Основной проблемой при измерении скорости расширения Вселенной является точный расчет расстояний до удаленных объектов.
В 2001 году Фридман возглавила команду, которая использовала далекие звезды для измерения постоянной Хаббла. Команда космического телескопа Хаббла измерила это значение на основе цефеид как маркеров расстояния. В рамках этого проекта исследователи достигли значения 72 км / с / Мпк.
Чуть позже исследователи приняли совершенно другой подход: они решили построить модель, основанную на структуре света, оставшегося после большого взрыва, так называемого космического излучения фона. Измерения, сделанные с помощью Планка, позволили исследователям проверить, как ранняя вселенная может быть оценена по скорости расширения, которая в настоящее время изучается. Таким образом, исследователи получили значение 67,4 км / с / Мпк, что значительно отличается от 74 км / с / Мпк - значение, основанное на цефеидах.
Астрономы ищут причины этого несоответствия. «Естественно, возникает вопрос, вызвано ли это несоответствие каким-либо аспектом исследуемых звезд, который астрономы до сих пор не понимают, или же наша космологическая модель вселенной все еще неполна», - говорит Фридман.
Команда, возглавляемая Фридман, решила проверить их результаты, разработав новый и полностью независимый способ измерения постоянной Хаббла с использованием звезды другого типа.
Указанные звезды заканчивают свою жизнь очень ярко-красными гигантами. В какой-то момент эволюции внутри такой звезды происходит катастрофическое событие, называемое гелиевой вспышкой, когда температура поднимается примерно до 100 миллионов градусов, и структура звезды изменяется, что в конечном итоге значительно снижает ее яркость. Астрономы могут измерить наблюдаемую величину красных гигантов на этой стадии в разных галактиках, таким образом определяя их расстояние от Земли.
Константа Хаббла рассчитывается путем сравнения значения расстояния с наблюдаемой скоростью удаления их родительских галактик. Расчеты, сделанные исследователями, приводят к значению постоянной Хаббла на уровне 69,8 км / с / Мпк - отличному от значения, полученного командой Планка и командой Рисса.
«Изначально мы думали, что если нам придется довольствоваться цефеидным или космическим излучением фона, метод Красного гиганта сможет помочь нам», - говорит Фридман. Однако результаты не указывают ни на один из этих методов, хотя они больше похожи на результаты, полученные с использованием обсерватории Планка.
Широкий полевой инфракрасный телескоп NASA (WFIRST), запуск которого запланирован на середину двадцатых годов, позволит астрономам продолжить изучение значения постоянной Хаббла в истории Вселенной. WFIRST, характеризующийся разрешением Хаббла и увеличенным в 100 раз полем зрения, предоставит нам новые сверхновые типа Ia, цефеиды и красные гиганты, которые существенно улучшат наши измерения расстояния до галактик в ближней и далекой Dселенной.
Источник: Центр космических полетов Годдарда / phys.org
