Константата на Хъбъл за ранната и сегашната Вселена наистина е различна. Въпросът е защо (видео)

Последните измервания с помощта на данни от космическия телескоп Хъбъл потвърждават подозренията, че е налице ясна разлика между стойността на константата на Хъбъл в ранната и в сегашната Вселена. Тази константа показва скоростта, с която Вселената се разширява.

Въз основа на последните наблюдения на 70 цефеиди [1] в Големия Магеланов облак, променливи звезди в съседна на Млечния път галактика-джудже, екип от астрономи начело с Адам Рийс (Adam Riess) успя да установи, че константата на Хъбъл е Ho = 74,03 km/s/Mpc (километра в секунда на мегапарсек (единица дължина в астрономията). Това означава, че за всеки 3,3 милиона светлинни години, отдалечавайки се във Вселената, една галактика се отдалечава от нас по-бързо с малко над 74 км/сек.

При предходни измервания процентът на несигурност е 2.4%, сега е намален до 1.9%. Тази стойност на Ho = 74,03 km/s/Mpc потвърждава съществуването на „напрежението на Хъбъл“ - измерването на константата на Хъбъл е основа за така наречената стълба за космически разстояния (вижте анимацията и изображението по-долу) и то се отнася до стойността на константата на Хъбъл в настоящата Вселена.

Стойността на константата на Хъбъл в ранната Вселена, преди около 13 милиарда години, от друга страна, се измерва по различен начин, а именно с помощта на европейската космическа обсерватория "Планк", която измерва космическото микровълново фоново излъчване, наричано и реликтово лъчение, CMB, остатък от Големия взрив. И тя бе определена преди няколко години на стойност Ho = 67.4 km/s/Mpc, което е с 9% по-бавно от сегашното разширение. Е, би могло да се отдаде разликата на статистически шум, но с последните измервания на Хъбъл шансът за това намаля от 1 на 3000 на 1 на 100 000. Така че разликата е реална, напрежението на Хъбъл не е статистически шум.

"Напрежението на Хъбъл между ранната и късната Вселена може би ще бъде най-вълнуващото развитие в космологията от десетилетия", заяви водещият изследовател и лауреат на Нобелова награда Адам Рийс от Научния институт за космически телескопи (STScI) и Университета Джон Хопкинс в Балтимор, САЩ. „Това несъответствие нараства и сега достигна точка, която наистина е невъзможно да се отхвърли като случайност. Това несъответствие не би могло да се случи случайно".

Тогава изниква въпросът защо стойността на константата на Хъбъл в миналото и сега е различна?

_{Кредит: Riess et al}

Тъй като космологичните модели предполагат, че наблюдаваните стойности на разширяването на Вселената трябва да бъдат същите като тези, определени от космическия микровълнов фон, може да е необходима нова физика, за да се обясни несъответствието.

"По-рано теоретиците ми казваха, че не може да бъде. Ще разбие всичко. Сега казват: „Всъщност можем да направим това“, споделя Рийс.

Предлагат се различни сценарии, за да се обясни несъответствието, но все още предстои да се даде убедителен отговор.

Разликата в стойността на константата на Хъбъл може например да е свързана с тъмната материя, която може да е реагирала по-силно с обикновената материя, отколкото физиците предполагат, така че тъмната материя може да има по-възпиращ ефект в ранната Вселена.

Или може би има влияние на тъмната енергия, което може да даде допълнително ускорение в днешната Вселена. А дали тъмната енергия е постоянна, както мислят космолозите?

_{Кредит: Riess et al}

Рийс и екип му говорят за „по-силни доказателства за физиката отвъд модела Ламбда-CDM [2]”. Вижте изображението по-горе с различните стойности за константата на Хъбъл.

Въпреки че Рийс няма отговор на това объркващо несъответствие, той и неговият екип възнамеряват да продължат да работят за намаляването на несигурността по отношение на константата на Хъбъл до 1%.

Резултатите на екипа са приети за публикуване в The Astrophysical Journal.

Източник: Latest Hubble Measurements Suggest Disparity in Hubble Constant Calculations is not a Fluke, Hubble Space Telescope

Бележки: 

^{1. Цефеидите са пулсиращи звезди, при които има ясна връзка между периода на пулсация и светимостта. Благодарение на това свойство учените могат да определят разстоянието до подобни звезди и други космически обекти.}

^{2. Понастоящем повечето космолози смятат, че еволюцията на Вселената се описва от модела Ламбда-CDM, който предполага, че само малка част (да речем 5%) се състои от обикновена материя, а останалата част от тъмната енергия (Λ е космологичната константа) и тъмната материя (CDM, cold dark matter - студена тъмна материя). И според този модел, около 70% от Вселената да има тъмна енергия, 25 на сто - в студена тъмна материя (т.е. материя, чийто частици се движат с ниска скорост), а останалите само 5% - обикновената за нас барионна материя. Тези съотношения са определени чрез анализ на модела на космическия микровълнов фон. Проблемът на ΛCDM модела е, че 95% от това, от което се състои Вселената, все още не е известно и не може да се проследи, независимо от непреките индикации, които съществуват и въпреки многото опити за директно откриване. Разбира се, тъмната енергия може да бъде качествено описана с помощта на космологичната константа (ламбда) в уравнението на Айнщайн, но този метод не дава нови знания и не ни позволява да установим какво представлява тъмна енергия.}

Още по темата

24/10/2018

Космос

Гравитационните вълни ще разрешат загадката на разширяването на Вселената (видео)

10/08/2018

Физика

Темповете на разширяване на Вселената са спорни и може би е нужна нова физика

20/07/2018

Космос

Колко бързо се разширява Вселената: Търсете сливане на черна дупка с неутронна звезда

07/06/2017

Космос

Живеем в пустота, но това ще ни помогне да изчислим константата на Хъбъл