Нов начин за измерване на скоростта на разширяване на Вселената: Дрейф на червеното отместване

Ваня Милева Последна промяна на 21 август 2023 в 00:01 11792 0

Космологичното червено отместване зависи от разстоянието на галактиката.

Кредит NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)

Космологичното червено отместване зависи от разстоянието на галактиката.

През 1929 г. Едуин Хъбъл публикува първото солидно доказателство, че Вселената се разширява. Въз основа на данните на Весто Слифер и Хенриета Левит Хъбъл доказва връзката между галактическото разстояние и червеното отместване. Колкото по-отдалечена е една галактика, толкова повече нейната светлина изглежда изместена към червения край на спектъра. Сега знаем, че това се дължи на космическото разширение.

Самото пространство се разширява, поради което далечните галактики изглеждат отдалечени от нас. Скоростта на това разширяване е известна като параметър на Хъбъл и макар да разполагаме с добра представа за неговата стойност, все още има известно разминаване между различните резултати, наречено "напрежение на Хъбъл".

Една от трудностите при разрешаването на това разминаване е, че досега можем да измерваме само космическото разширение, както изглежда в момента. Това означава също, че не можем да определим дали космическото разширение се дължи на Общата теория на относителността или на по-фино разширение на модела на Айнщайн. Но с изграждането на нови мощни телескопи може би ще може да се наблюдава еволюцията на космическото разширение благодарение на т.нар. ефект на дрейфа на червеното отместване.

Параметърът на Хъбъл има стойност от около 70 км/сек на мегапарсек. Това означава, че ако една галактика се намира на разстояние около 1 мегапарсек (около 3 милиона светлинни години), то тя изглежда, че се отдалечава от нас със скорост около 70 км/сек. Ако една галактика е на разстояние 2 мегапарсека, тя ще изглежда, че се отдалечава със скорост около 140 км/сек. Колкото по-голямо е разстоянието до една галактика, толкова по-голяма е нейната видима скорост. Тъй като Вселената все още се разширява, с всяка изминала година една галактика се отдалечава малко повече, а това означава, че червеното ѝ отместване трябва да става малко по-голямо. С други думи, космическото разширение означава, че червените отмествания на галактиките трябва да се изместват все повече в червено с течение на времето.

Теоретичен дрейф на червеното преместване въз основа на Стандартния модел. Кредит: ESO / ELT Science Case

Този дрейф е изключително малък. За галактика, отдалечена на 12 милиарда светлинни години, нейната видима скорост би била около 95 % от скоростта на светлината, докато дрейфът ѝ би бил само 15 см/сек всяка година. Това е твърде малко, за да могат да го наблюдават сегашните телескопи. Но когато Екстремно големият телескоп (ELT) започне да събира данни през 2027 г., той би трябвало да може да наблюдава този дрейф с течение на времето. Оценките са, че след 5 - 10 години прецизни наблюдения ELT ще може да наблюдава измествания на червеното отместване от порядъка на 5 см/сек. Въпреки че това ще се превърне в мощен инструмент за разбирането ни на Вселената, ще са необходими много данни и много време. Затова в нова статия се предлага различен метод, използващ гравитационните лещи.

Авторите наричат този ефект разлика в червеното преместване. Вместо да се наблюдава червеното отместване на дадена галактика в продължение на десетилетия, екипът предлага да се търсят отдалечени галактики, които са обект на гравитационна леща от по-близка галактика. Много далечни галактики са подложени на гравитационно увеличение от по-близка галактика, която се намира между нас и далечната галактика, но повечето от тези галактики се появяват като една изкривена дъга встрани от галактиката на преден план.

Как гравитационната леща може да създаде изображения на множество галактики. Кредит: NASA/CXC/M.Weiss

Но понякога гравитационната леща може да създаде множество изображения на една далечна галактика. Тъй като всяко изображение на далечната галактика изминава малко по-различен път, за да достигне до нас, разстоянието по всяка траектория също е малко по-различно. Така вместо да чакаме десетилетия, докато галактиката се отдалечи от нас, можем да получим снимки на галактиката, разделени от години или десетилетия. Всяка снимка ще има малко по-различно червено отместване и чрез сравняването им може да се измери изместването на червеното отместване.

Това все още е извън сегашните ни възможности за измерване. Но докато чакаме телескопите като ELT да влязат в действие, можем да търсим далечни галактики зад гравитационна леща, които имат множество изображения. По този начин, когато имаме възможност да открием дрейфа на червеното преместване, няма да се налага да чакаме десетилетия за резултата.

Справка:

Melia, Fulvio. “Definitive test of the R h = ct universe using redshift drift.” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 463.1 (2016): L61-L63.

Wang, Chengyi, Krzysztof Bolejko, and Geraint F. Lewis. “The Redshift Difference in Gravitational Lensed Systems: A Novel Probe of Cosmology.arXiv preprint arXiv:2308.07529 (2023).

Източник: A New Way to Measure the Expansion Rate of the Universe: Redshift Drift, Brian Koberlein

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !