Непостоянная постоянная Хаббла. Ученые смогли рассчитать коэффициент, который ответит, какой на самом деле является наша Вселенная
Научпоп23 мая 2021, 07:03
За расчет этого показателя отвечает постоянная Хаббла. На самом деле она не такая уж и постоянная — ученые постоянно ее уточняют и пересчитывают, из-за чего определить точную скорость расширения Вселенной пока что невозможно.
Основу для закона Хаббла в свое время заложил другой астрофизик — Артур Эддингтон. Он установил, что расширение Вселенной можно проследить по астрономическим объектам, которые ее окружают: чем дальше космическое тело находится от нас, тем большей будет его относительная скорость. Смысл термина «постоянная» на самом деле означает только что, что в каждый данный момент времени это число одинаково.
До августа 2019-го исследователи сошлись на том, что постоянная Хаббла составляет 67,4 (км/с)/мегапарсек (один парсек = 3,26 световых лет или 30,8 трлн км). Это означает, что скорость, с которой другие галактики отдаляются от Земли, растет на 67 км/с каждые 30,8 трлн км.
Ученые выяснили это при помощи измерений колебаний, которые создавал свет, проходящий через плазму еще до появления первых звезд. Однако затем астрофизики, работающие с данными телескопа Hubble, изучили экстремальные взрывы и другие события, связанные с окончанием жизни звезд. Таким образом они пересчитали этот коэффициент и определили, что он составляет 73,4 (км/с)/мегапарсек. И так происходит уже давно — ученые постоянно исправляют и уточняют данные друг друга, не ставя в этом вопросе окончательную точку. Это несоответствие получило название напряжение Хаббла.
Недавно международная группа ученых пришла к выводу, что постоянная Хаббла на самом деле действительно является непостоянной. То есть она меняется не из-за того, что ученые по-разному ее высчитывают, а просто потому, что в разные периоды своего развития Вселенная расширялась с разной скоростью. Получается, исчезает сама суть термина «постоянная». Свою работу они опубликовали в журнале Astrophysical Journal.
Подпишитесь на NV Премиум и читайте без ограничений
Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой
Для этого они проанализировали базу данных о более чем 1000 взрывах сверхновых типа la — термоядерных взрывах, которые знаменуют смерть белого карлика и которые характеризуются очень яркой вспышкой света.
Энрико Ринальди, научный сотрудник отдела физики Мичиганского Университета, объяснил выбор тем, что ученым нужен был «стандарт», по которому они могли бы определять расстояние. Ведь намного легче это делать с одинаковыми объектами, чем постоянно пересчитывать показатели для разных типов звезд. В этом же случае команде было легче — они могли рассчитывать расстояние от Земли до звезд, наблюдая за интенсивностью свечения, спровоцированного взрывом.
Чтобы вычислить, как скорость расширения Вселенной могла увеличиваться с течением времени, астрономы использовали явление под названием красное смещение. Оно возникает при наблюдении за объектом, который удаляется от нас. Обратный эффект называется синим смещением.
Считается, что свет, как и звук, это волновое явление. Именно так Хаббл установил окончательный вид своего закона, дополнив идею Эддингтона, о которой написано выше: чем дальше вы находитесь от наблюдаемого объекта, тем большей становится длина волны света, исходящей от него. Получается, что расстояние и красное смещение связаны напрямую и изменение одного показателя обязательно повлияет на другой.
Группа Риналди распределила звезды в разные группы — чем моложе звезды, тем ближе они к Земле. То есть, звезды, которые находятся на определенном интервале расстояний, поместили в одну группу, такое же количество звезд, расположенных на следующем этапе расстояний поместили в другую — и так далее.
Ученые объясняют, что если бы постоянная Хаббла была бы действительно константой, то она бы не отличалась от группы к группе. Однако, результат оказался противоположным — согласно полученным данным, каждый набор звезд имел свой уровень красного смещения, что означало разную постоянную Хаббла для разных групп звезд.
«Напряжение постоянной Хаббла можно объяснить некоторой внутренней зависимостью этой константы от расстояния до наблюдаемых объектов… Полученные данные все еще совместимы со стандартным космологическим представлением, которое у нас есть, однако теперь они постоянно меняются, при наблюдении за разноудаленными объектами», — говорит Риналди.
Ученые не исключают ошибки в своих наблюдениях, поэтому они планируют проверить свои выводы после наблюдения более слабых сверхновых, которые находятся еще дальше от Земли. Если же результаты их исследования подтвердятся, то, возможно именно благодаря ему мы сможем в точности рассчитать размеры нашей Вселенной, а также скорость ее расширения.