Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 24.09.2018

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Космические обсерватории "Хаббл" и "Гайя" объединились для решения несоответствия постоянной Хаббла

Космические обсерватории «Хаббл» и «Гайя» объединились для решения несоответствия постоянной Хаббла
shortstoryf

Используя мощность и совместное взаимодействие двух космических телескопов, астрономы в очередной раз провели самое точное измерение скорости расширения вселенной. Эти результаты ещё больше разжигают споры между несоответствием расширения «местной» вселенной и той, удалённой и первородной, которая существовала ещё до появления звёзд и галактик.

Это так называемое «несоответствие» подразумевает, что в под основами формирования вселенной может присутствовать некая новая физика. Среди возможных параметров учёные выделяют силу взаимодействия тёмной материи или тёмной энергии, или даже существование некой неизвестной новой частицы в пространстве космоса.

Объединив информацию от космического телескопа «Хаббл» и космической обсерватории «Гайя», астрономы далее ещё более усовершенствованное значение для постоянной Хаббла — константы, которая показывает скорость, с которой вселенная расширяется с момента Большого Взрыва, который произошёл 13.8 миллиарда лет назад.

Хаббл и Гайя

Используя два самых мощных космических телескопа в мире, астрономы провели самые точные измерения скорости расширения вселенной. Это удалось достичь благодаря измерению расстояний между соседними галактиками по излучению специальных звёзд класса цефеид. Источник: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

Из-за того, что сами измерения стали проводиться намного точнее, это не принесло ожидаемого понимания в постоянной Хаббла, так как её значение стало ещё более противоречащим данным измерений другой космической обсерватории «Планк», которая указывает на совершенно другое значение этой константы.

Обсерватория «Планк» известна тем, что сумела составить карту первородной вселенной — такого состояния космического пространства, которое было примерно спустя 360000 лет после большого взрыва. Дело в том, что всё небо содержит в себе подписи этого события, закодированного в микроволнах. «Планк» измерил размеры пульсаций в так называемом космическом микроволновом фоне (Cosmic Microwave Background (CMB)), которые образовались в результаты небольших неоднородностей в самом шаре первого взрыва. Мелкие детали этих пульсаций содержат в себе информацию о том, сколько тогда присутствовало тёмной и нормальной материи, траекторию движения вселенной в то время и другие космологические параметры.

Эти измерения, которые всё ещё ждут своего полного изучения, позволят учёным предсказывать то, как вероятно могла развиваться ранняя вселенная, чтобы достичь той скорости расширения, которую мы сейчас можем измерить. Однако эти предсказания, как оказалось, не соответствуют новым измерениям ближайших к нам окрестностей космического пространства.

«С добавлением этих новых данных от «Гайи» и «Хаббла» у нас появилась очень серьёзная несогласованность с данным о космическом микроволновом фоне», — Джордж Эфстатью, член команды миссии «Планк», ведущий аналитик из Института космологии в Кембридже, в новой работе он не участвовал.

«Эта несогласованность или, как мы её называем, напряжение, превратилась в полноценное несоответствие между нашими представлениями о ранней и поздней вселенной. С этой точки зрения сейчас мы точно можем сказать, что это не просто некая грубая ошибка в каком-то измерении. Это тоже самое, что предсказывать высоту человека из диаграммы его роста в детстве, а затем обнаружить, что он стал значительно выше предсказанного. Мы очень озадачены», — Адам Рисс, руководитель группы из Института исследований космоса с помощью космического телескопа, лауреат Нобелевской премии.

В 2005 году Рисс и члены группы SHOES (Supernova H0 for the Equation of State) намеревались измерить скорость расширения вселенной с беспрецедентной точность. В течение последующих лет, совершенствуя свои методы, эта команда сумела также до беспрецедентных значений понизить неопределённость этой характеристики. Теперь, благодаря данным «Хаббла» и «Гайи» исследователям удалось понизить её всего до 2.2 процента.

Поскольку постоянная Хаббла необходима для того, чтобы оценить возраст вселенной, поэтому, в плане определения этого значения она является одним из самых важных чисел в космологии. Она названа в часть астронома Эдвина Хаббла, который почти век назад обнаружил, что вселенная однородно расширяется во всех направлениях. Именно эта находка и породила всю современную космологию.

Сейчас всё выглядит так, что галактики улетают от Земли пропорционально их расстояниям. Это означает, что чем дальше они находятся от нас, тем быстрее они улетают. Это явление является следствием расширения космического пространства и не означает истинной скорости объекта в космосе. Измеряя постоянную Хаббла в течение определённого промежутка времени, астрономы могут составить картину развития вселенной, вывести её структуру и решить загадки относительно её окончательной судьбы.

А, как оказалось, два основных метода определения значения этой константы дают несовместимые результаты. Один метод является прямым, он основан на создании космической шкалы расстояний по измерениям звёзд в нашей локальной вселенной. Другой метод изучает космический микроволновый фон, чтобы понять траекторию вселенной вскоре после большого взрыва, а затем использует физику, чтобы описать вселенную и экстраполировать на существующий темп расширения. Вместе эти измерения должны обеспечить сквозное тестирование нашего понимания так называемой Стандартной Модели вселенной. Однако эти два результата не совпадают.

Используя космический телескоп «Хаббл» и недавно опубликованные данные от «Гайи», команда Рисса измерила текущий темп расширения, который оказался равен 73.5 километра в секунду за мегапарсек. Это означает, что за каждые 3.3 миллиона световых лет, что галактика улетает от нас, её скорость убегания увеличивается на 73.5 километра в секунду. Однако результаты «Планка» показывают, что вселенная сегодня должна расширяться со скоростью лишь 67 километров в секунду на мегапарсек. Поскольку измерения постоянно становились всё более и более точными, пропасть между этими методами продолжала увеличиваться и в настоящее время больше примерно в четыре раза их объединённой неопределённости.

За эти годы команда Рисса усовершенствовала значение постоянной Хаббла, оптимизировав и «укрепив» космическую шкалу расстояний, используемую для измерения точного расстояния как до соседних, так и до далёких галактик. Исследователи сравнили эти расстояния с расширением космического пространства по изменению длины световой волны от ближайших к нам галактик. Используя видимую скорость улёта объекта, они сумели вычислить постоянную Хаббла.

Чтобы измерить расстояния между соседними галактиками, Рисс использовал особый тип звезды, являющийся космическим критерием или маркером, отмечающим расстояние в космосе. Эти звёзды являются пульсарами и относятся к переменным типа цефеид. Их пульсации, то есть увеличение и понижение светимости, соответствуют их собственной яркости. Сравнивая эту яркость с видимой, наблюдаемой с Земли, учёные и получают эти расстояния.

С помощью «Гайи» исследователям удалось пойти ещё дальше. Они смогли усовершенствовать этот критерий, геометрически измерив расстояние до пятидесяти цефеид в Млечном пути. Эти измерения были объединены с самыми точными измерениями яркостей этих объектов от «Хаббла», что позволило астрономам точнее калибровать критерий, а затем использовать его уже за пределами нашей Галактики.

«Когда вы изучаете цефеиды, вам важно знать и расстояние, и яркость», — объясняет Рисс.

«Хаббл» предоставил информацию о яркости, а «Гайя» — данные о параллаксе, который необходим для точного определения расстояния. Параллакс — видимое изменение позиции объекта на небе, возникающее в результате перемещения точки обзора наблюдателя. Ещё древние греки научились использовать этот метод, чтобы измерить расстояние от Земли до Луны.

«Космический телескоп «Хаббл» действительно является удивительной многоцелевой обсерваторией, но «Гайя» в настоящее время становится золотым стандартом для калибровки расстояний. Ведь работа по измерению параллакса — то, ради чего она создавалась. Эта обсерватория принесла новые возможности для калибровки всех прошлых показателей расстояний, и пока выходит так, что в целом она подтверждает наши предыдущие работы. Если мы заменим всю шкалу расстояния только параллаксом от «Гайи, то получим то же значение постоянной Хаббла», — Стефано Казертано из Института исследований космоса с помощью космического телескопа.

Конечная цель команды Рисса состоит в том, чтобы работать с «Гайей» до тех пор, чтобы понизить степень неопределённости постоянной Хаббла ниже одного процента уже к началу 2020-х годов. Между тем, астрофизики, вероятно, будут продолжать бороться с нестыковками в физике ранней вселенной.

По информации НАСА.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google