Щось не зовсім вірно у Всесвіті. Принаймні, виходячи з усього, що фізики знають до цих пір. Зірки, галактики, чорні діри та всі інші небесні об'єкти з часом все швидше віддаляються один від одного. Минулі вимірювання у нашому локальному сусідстві Всесвіту виявляють, що Всесвіт вибухає назовні швидше, ніж це було на початку. Так не повинно бути, базуючись на найкращому вказівнику Всесвіту вчених.
Якщо їх вимірювання величини, відомої як Константа Хаббла, є правильними, це означає, що в сучасній моделі відсутня важлива нова фізика, як-от незрозумілі основні частинки, або щось дивне відбувається з таємничою речовиною, відомою як темна енергія.
Тепер, у новому дослідженні, опублікованому 22 січня в журналі "Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства", вчені вимірювали постійну Хаббла абсолютно по-новому, підтверджуючи, що справді Всесвіт розширюється швидше, ніж це було перші дні.
"Щось цікаве відбувається"
Щоб пояснити, як Всесвіт перейшла від крихітної, гарячої, щільної плямистості супистої плазми до величезних просторів, які ми бачимо сьогодні, вчені запропонували те, що відоме як модель Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Модель обмежує властивості темної матерії, свого роду матерію, яка здійснює гравітаційне тягання, але не випромінює світла, а темної енергії, яка, здається, протидіє гравітації. РКМ може успішно відтворювати структуру галактик та космічний мікрохвильовий фон - перше світло Всесвіту - а також кількість водню та гелію у Всесвіті. Але він не може пояснити, чому Всесвіт зараз розширюється швидше, ніж це було раніше.
Це означає, що або модель LCDM неправильна, або вимірювання швидкості розширення є.
Новий метод має на меті остаточно врегулювати дискусію щодо швидкості розширення, заявив Сайм Біррер, науковий співробітник Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі та провідний автор нового дослідження. Поки нові незалежні вимірювання підтверджують невідповідність, що дозволяє припустити, що нова фізика може знадобитися.
Щоб прибити Константа Хаббла, вчені раніше застосовували кілька різних методів. Одні використовували наднови у місцевому Всесвіті (сусідня частина Всесвіту), а інші покладаються на цефеїди, або типи зірок, які пульсують і регулярно мерехтять у яскравості. Ще інші вивчали космічне випромінювання фону.
У новому дослідженні була використана методика, яка передбачає світло квазарів - надзвичайно яскравих галактик, що живляться масивними чорними дірами, - намагаючись розірвати краватку.
"Незалежно від того, наскільки ретельним є експеримент, завжди може бути якийсь ефект, який вбудований у види інструментів, які вони використовують для здійснення цього вимірювання. Тож коли група приходить так, як використовується цілком інший набір інструментів ... і отримавши таку ж відповідь, то можна досить швидко зробити висновок, що ця відповідь не є результатом серйозного ефекту в техніці ", - сказав Адам Рієс, лауреат Нобелівської премії та науковий співробітник Наукового інституту космічного телескопа та університету Джона Хопкінса. "Я думаю, що наша впевненість зростає, що відбувається щось дійсно цікаве", - заявив Рісс, який не брав участі в дослідженні.
Бачачи подвійне
Ось як працювала методика: Коли світло з квазару проходить через галактику, що втручається, гравітація з галактики спричиняє, що світло «гравітаційно згинається», перш ніж потрапляти на Землю. Галактика діяла як лінза, щоб спотворити світло квазара на кілька копій - найчастіше дві-чотири залежно від вирівнювання квазарів по відношенню до галактики. Кожен із цих примірників пройшов дещо інший шлях навколо галактики.
Квазари зазвичай не світяться стабільно, як багато зірок. За рахунок того, що матеріал потрапляє в їх центральні чорні діри, вони змінюються в яскравості на масштабах годин до мільйонів років. Таким чином, коли зображення квазара розміщено в декількох копіях з нерівними світловими шляхами, будь-яка зміна яскравості квазара призведе до тонкого мерехтіння між копіями, оскільки світло від певних копій потребує дотику довше, щоб досягти Землі.
З цієї розбіжності вчені могли точно визначити, наскільки ми далекі як від квазару, так і від посередницької галактики. Для обчислення постійної Хаббла астрономи потім порівнювали цю відстань до червоного зміщення об'єкта або зсув довжин хвиль світла до червоного кінця спектра (що показує, наскільки світло світла об'єкта розтягується, коли Всесвіт розширюється).
Вивчення світла із систем, які створюють чотири зображення або копії квазару, було зроблено в минулому. Але в новій статті Біррер та його співробітники успішно продемонстрували, що можна виміряти Констант Хаббла із систем, які створюють лише подвійне зображення квазара. Це різко збільшує кількість систем, які можна вивчити, що в кінцевому підсумку дозволить точніше виміряти постійну Хаббла.
"Зображення квазарів, які з'являються чотири рази, дуже рідкісні. Їх, можливо, всього 50 до 100 на всьому небі, і не всі є досить яскравими, щоб їх можна було виміряти", - сказав Біррер Live Science. "Однак системи з подвоєним навантаженням частіше бувають приблизно в п'ять разів".
Нові результати системи з подвоєною лінзою в поєднанні з трьома іншими раніше вимірюваними системами з урахуванням чотириразових ліній визначають значення для постійної Хаббла в 72,5 кілометра в секунду на мегапарсек; це узгоджується з іншими вимірюваннями місцевого Всесвіту, але все ж приблизно на 8 відсотків вище, ніж вимірювання з далекого Всесвіту (старшого або раннього Всесвіту). Оскільки нова методика застосовуватиметься до більшості систем, дослідники зможуть визначити точну різницю між віддаленою (або ранньою) Всесвітою та локальними (новішими) вимірами Всесвіту.
"Ключовим є перехід від того пункту, коли ми говоримо, так, ці речі не згодні, до того, щоб мати дуже точний показник рівня, на який вони не згодні, тому що в кінцевому підсумку це буде поняття, яке дозволяє теорія, щоб сказати, що відбувається ", - сказав Рісс Live Science.
Точне вимірювання Константи Хаббла допомагає вченим зрозуміти більше, ніж просто те, як швидко Всесвіт розлітається. Значення є обов'язковим для визначення віку Всесвіту та фізичної величини віддалених галактик. Це також дає астрономам підказки щодо кількості темної речовини та темної енергії.
Що стосується пояснення того, що, можливо, екзотична фізика може пояснити їхню невідповідність у вимірюванні швидкості розширення, то це вниз по лінії.
