Астрономи з допомогою Космічного телескопа імені Габбла виміряли з максимально можливою нині точністю швидкість розширення Всесвіту, яка була вперше визначена майже століття тому. Отримані результати інтригують тим, що змушують науковців розмірковувати над ідеями про існування чогось неочікуваного у Всесвіті.
Це пов’язано з тим, що останні результати спостережень «Габбла» підтверджують розбіжність даних щодо швидкості розширення Всесвіту. Нині він розширюється швидше, ніж це мало бути, зідно з даними про його розширення невдовзі після Великого Вибуху. Дослідники вважають: для пояснення цієї невідповідності може знадобитися нова фізика.
«Наукова спільнота справді зіткнулася з проблемою розумінням цієї невідповідності», — заявив лауреат Нобелівської премії Адам Рісс (Adam Riess) з Наукового інституту космічного телескопу (Space Telescope Science Institute, STScI) та Університету Джонса Гопкінса в Балтиморі (штат Меріленд).
Ілюстрація показує три «кроки» астрономів, зроблених з метою вимірювання швидкості розширення Всесвіту (сталої Габбла) з небувалою точністю, що зменшило похибку її визначення до 2,3 відсотка. Вимірювання оптимізують і зміцнюють шкалу космічних відстаней («космічну драбину»), яку використовують для визначення точних відстаней до галактик як поблизу, так і далеко від Землі. Найостанніше дослідження «Габбла» дозволило використати для уточнення шкали відстаней більшу кількість змінних зір цефеїд, які спостерігали в нашій галактиці на відстані в 10 разів далі, ніж раніше. Фото з сайту NASA.
Генрієтта Левітт в 1913 р. запропонувала метод визначення відстаней в космічному просторі, заснований на спостереженнях змінних зір цефеїд (метод цефеїд — Ред.). Але першим і основним кроком вимірювання відстаней до зір (і до цефеїд також) є метод річного паралаксу. Паралакс — це помітне зміщення об’єкта через зміну положення спостерігача. Цю техніку винайшли стародавні греки, використавши її для вимірювання відстані від Землі до Місяця.
Досі Космічний телескоп імені Габбла вимірював відстані до цефеїд в нашій галактиці, що лежать не далі 1600 світлових років від Землі. Команда Рісса протягом останніх шести років на основі вдосконаленої методики спостережень змогла визначити відстані цефеїд в межах майже 12 000 світлових років. Це, водночас, дозволило науковцям краще визначати яскравість цефеїд у галактиках, де спалахують наднові зорі типу Іa. Все це дозволило уточнити шкалу космічних відстаней, а відтак значно точніше встановити значення сталої Габбла. Отримане значення становить 73 кілометри на секунду на мегапарсек.
На знімках, отриманих Космічним телескопом імені Габбла, показано дві з 19 галактик, цефеїди яких аналізували з метою підвищення точності вимірювання швидкості розширення Всесвіту (для встановлення значення сталої Габбла). Галактики NGC 3972 (ліворуч) та NGC 1015 (праворуч) містяться на відстані відповідно 65 та 118 мільйонів світлових років від Землі. Жовтими колами на зображеннях галактик позначено пульсуючі зорі цефеїди. Фото з сайту NASA.
Значення сталої Габбла, визначене командою Рісса, не збігається із значенням, отриманим зі спостережень розширення Всесвіту, що було майже через 400 000 років після Великого Вибуху, які виконав космічний апарат «Планк». Цей зонд європейського космічного агентства вивчав неоднорідність розподілу космічного мікрохвильового фону — релікту епохи раннього Всесвіту. Нинішнє значення сталої Габбла, визначене за даними «Габбла», становить 67 кілометрів на секунду на мегапарсек і не може бути вищим, ніж 69 кілометрів на секунду на мегапарсек. Різниця між двома значеннями становить близько 9 відсотків.
Оскільки астрономи впевнені в своїх результатах, то це вказує на те, що це не помилка спостережень чи методів, а властивість Всесвіту. Його розширення відбувається швидше, ніж передбачають спостережні дані, які стосуються раннього віку Всесвіту.
Рісс окреслив кілька можливих пояснень встановленої невідповідності значень сталої Габбла. Усі вони пов’язані з 95 відсотками Всесвіту, котрі належать темній енергії і темній матерії. Можливо темна енергія, що, як відомо, прискорює розширення Всесвіту, робить це все сильніше й сильніше. Інша ідея полягає в тому, що у Всесвіті є досі невідома субатомна частинка («стерильне нейтрино»), яка проявляє себе лише через силу тяжіння.
Ще одна приваблива можливість полягає в тому, що темна матерія (невидима форма матерії, яку не становлять протони, нейтрони і електрони) сильніше взаємодіє з нормальною речовиною або випромінюванням, ніж передбачалося раніше.
Рісс та його колеги не мають відповіді на цю складну загадку, але продовжують роботу, щоб якомога краще визначити темп розширення Всесвіту. Вони планують скористатися даними спостережень космічної обсерваторії «Гайя» Європейського космічного агентства, яка вимірює положення та відстані до зір з небувалою досі точністю.
За інф. з сайту www.nasa.gov підготував Іван Крячко
