Проблема Габбла: у космосі відбувається щось дивне, схоже на нову фізику
Вчені дійшли висновку, що проблема Габбла — це не просто помилка вимірювань, а, можливо, відображення реальних фізичних процесів, які не можуть пояснити сучасні теорії.
Понад десять років астрофізики намагаються вирішити загадкове протиріччя. Два найнадійніші способи вимірювання швидкості розширення Всесвіту, або постійної Габбла, дають дві різні відповіді. Астрофізики використали новий метод вимірювання і дійшли несподіваних висновків. Якщо результати дослідження є правильними, то, можливо, доведеться переписати теорію Великого вибуху. Дослідження опубліковано в журналі Astronomy & Astrophysics, пише Interesting Engineering.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Проблема Габбла і швидкість розширення Всесвіту
Один метод вимірювань постійної Габбла, заснований на зірках і вибухах наднових у локальному Всесвіті, показує, що космос розширюється зі швидкістю приблизно 73 кілометри на секунду на мегапарсек. 1 мегапарсек — це 1 мільйон парсеків, а 1 парсек — це 31 трильйон кілометрів. Інший метод, заснований на слабкому випромінюванні Великого вибуху, відомому як реліктове випромінювання, показує, що Всесвіт розширюється зі швидкістю приблизно 67 кілометрів на секунду на мегапарсек. Ця невідповідність, відома як проблема Габбла, стала однією з найбільших проблем сучасної фізики. Якщо ця невідповідність дійсно існує, то це означає, що ми неправильно розуміємо Всесвіт. Нове дослідження підтверджує ідею про те, що проблема Габбла може відображати реальні фізичні процеси, а не є помилкою вимірювань.
Традиційно вчені будують шкалу відстаней, щоб оцінити, наскільки далеко знаходяться об'єкти і наскільки швидко вони віддаляються від нас. У локальному Всесвіті для цього використовують зірки з добре відомою яскравістю, а також вибухи наднових (так закінчують життя масивні зірки). Таким чином можна виміряти відстані у Всесвіті та швидкість розширення космосу. Через те, що цей метод вимірювання має багато невизначеностей, вважається, що це може бути причиною проблеми Габбла.
Нове значення швидкості розширення Всесвіту
Автори нового дослідження використали для вимірювання швидкості розширення Всесвіту метод космографії із затримкою часу. Він заснований на гравітаційному лінзуванні. Об'єкти з величезною масою, такі як галактики, можуть діяти як лінзи, щоб посилювати світло більш далеких об'єктів, які не можна побачити безпосередньо. Гравітація галактик викривляє світло від далеких об'єктів.
Це викривлення світла може створювати кілька зображень одного й того ж об'єкта, адже світло проходить різний шлях і досягає Землі в різний час.
Астрофізики використовували вісім масивних галактик як гравітаційну лінзу, щоб виміряти світло далеких квазарів. Це одні з найяскравіших об'єктів у космосі, створені надмасивними чорними дірами в центрах галактик. Щоразу, коли квазар ставав яскравішим або тьмянішим, його світло змінювалося з невеликими затримками в часі.
Точно вимірюючи ці затримки, астрофізики змогли визначити довжину кожного шляху світла. Але щоб розрахувати швидкість розширення космосу, вченим також довелося оцінити розподіл маси всередині галактик, які є гравітаційними лінзами. Річ у тім, що форма галактичної лінзи визначає викривлення світла від квазара.
Фізика, яку неможливо пояснити
Об'єднавши дані про затримку в часі проходження світла і розподіл маси в галактиках, астрофізики отримали значення сталої Габбла. Цей вимір підтверджує, що швидкість розширення Всесвіту становить приблизно 73 кілометри на секунду на мегапарсек. Отримані результати підтверджують ідею про те, що проблема Габбла — це не просто помилка вимірювань, а, можливо, відображення реальних фізичних процесів, які сучасні теорії не можуть пояснити.
Якщо Всесвіт у минулому розширювався інакше, ніж передбачає стандартна космологічна модель (описує еволюцію космосу, починаючи з Великого вибуху), або ж у цьому розширенні відігравала свою роль невідома форма енергії або частинок, то це може призвести до того, що теорію Великого вибуху доведеться переписати.
Але астрофізики кажуть, що потрібно провести додаткові дослідження, щоб підтвердити їхні висновки.
Як уже писав Фокус, автори іншого дослідження, які також займалися проблемою Габбла, підтверджують, що в нашому розумінні Всесвіту є щось абсолютно неправильне.