Темпи розширення Всесвіту відрізняються в залежності від кута спостереження

Темпи розширення нашого всесвіту стають все більш дивними. Нові дані продовжують показувати невідповідність у тому, як швидко Всесвіт розширюється у сусідніх світах і у більш віддалених місцях, повідомляє space.

Спостереження з телескопів Gaia і Habble (ESA і NASA) дали дослідникам найточніші вимірювання на сьогоднішній день швидкості розширення Всесвіту. Вчені виміряли відстані між сусідніми галактиками, використовуючи зірки, названі змінними цефеідами, які мають стандартний патерн яскравості. © A. Felid (STScL) / NASA / ESA

Вчені дослідження сказали, що ця “напруженість” може означати, що нам потрібно переглянути наше розуміння фізики, структуруючої всесвіт, яка може включати екзотичні елементи, такі як темна матерія і темна енергія.

Нові вимірювання з космічного телескопу Хаббл і космічного телескопу Гайя показали, що швидкість розширення становить близько 73,5 кілометрів (45,6 миль) в секунду на мегапарсек. Це означає, що на кожні 3,3 мільйона світлових років галактика віддаляється від Землі, і вона, мабуть, рухається на 73,5 кілометра в секунду швидше.

Але більш віддалений фоновий всесвіт, згідно з попередніми метриками телескопу Планка, рухається трохи повільніше на 67 кілометрів (41,6 милі) в секунду на мегапарсек.

Фактично, розбіжність між двома вимірами продовжує розширюватися у міру того, як дослідники вдосконалюють свою роботу. Нові дані показують більш широкий розрив між вимірами, які приблизно в чотири рази перевищують їх загальну невизначеність – значення, яке відображає їх рівень впевненості у результатах, – йдеться у заяві членів команди.

“На даний момент, очевидно, це не просто груба помилка в якомусь одному вимірюванні”, – говорить провідний автор Адам Рісс, старший науковий співробітник Наукового інституту космічного телескопа (STScI) в Балтіморі, який керує операціями Хаббла, йдеться в заяві.

“Наче ви передбачили, наскільки високою буде дитина по діаграмі зростання, а потім виявляєте його дорослим і він або вона значно перевищив прогноз. Ми дуже здивовані”, – додав Ріесс, який також є професором астрономії та фізики у Джонсі Університет Хопкінса в Балтіморі.

Космічний телескоп НАСА Хаббл був налаштований на одну змінну зірку, яка в 1923 році змінила хід сучасної астрономії. V1 – особливий клас пульсуючих зірок, званих цефеіднимі змінними, які можуть бути використані для отримання надійних вимірювань великих космічних відстаней. © NASA, ESA, і група спадщини Хаббла (STScI / AURA).

Змінні зірки і фонове випромінювання

Всесвіт розширюється з прискоренням, по мірі його зростання, з причин, які погано зрозумілі. Деякі вчені вважають, що це пов’язано з впливом темної матерії і темної енергії, які є таємничими формами матерії і енергії, які спостерігаються тільки через їх вплив на інші об’єкти. Інші припускають, що це може бути невідкритий тип субатомної частки, відповідальної за розширення, згідно висловлюванню.

Хаббл і Гайя виконали свої вимірювання, дослідивши змінні цефеїди, тип зірки, яка спалахує і тьмяніє у передбачуваному паттерні. Шаблон дозволяє вченим дізнатися, як далеко ці зірки від нас. Потім дані використовуються для вимірювання швидкості розширення Всесвіту, яка також називається константою Хаббла. Ця константа ще використовується для оцінки віку Всесвіту, що робить її фундаментальним рівнянням для астрономів.

Планк, однак, зосередився на тому, як всесвіт виглядав приблизно через 360 000 років після Великого Вибуху, який сформував наш всесвіт (що сталося близько 13,8 мільярдів років тому). Відлуння Великого Вибуху утворюють мікрохвильову сигнатуру по всьому небу, яка називається космічним мікрохвильовим фоном. Планк вимірює розмір пульсацій, який показує інформацію про те, скільки темної матерії існує, скільки звичайної речовини і траєкторії розширення Всесвіту.

“Ці вимірювання, які все ще оцінюються, дозволяють вченим з певною ймовірністю передбачити, як ранній Всесвіт, розвивавася б, досягнувши темпу розширення, який ми можемо виміряти сьогодні”, – йдеться в заяві представників STScI. “Однак ці передбачення, схоже, не відповідають новим вимірюванням нашого найближчого сучасного всесвіту”.

Ріесс і члени його команди уточнювали свої дані швидкості розширення Всесвіту з 2005 року з ініціативи, відомої як “Supernova H0 для Рівняння Стану” (SHOES). Останні виміри мають невизначеність тільки 2,2 відсотка, в значній мірі через додавання даних від Гайя – нового телескопа, який може відображати руху зірок з високою точністю.

Гайи вимірював відстань до 50 змінних цефеїд в Чумацькому Шляху, а Хаббл вимірював яскравість цефеїд. Об’єднані зусилля двох телескопів дозволили астрономам “більш точно калібрувати цефеїди, а потім використовувати ті [цефеїди], помічені поза Чумацьким Шляхом, як маркери аванпостів”, – повідомляють представники STScI.

Співпраця направлена на те, щоб зменшити невизначеність Хаббла до 1 відсотка до 2020 м рокам, але що стосується нових результатів, дослідження, засноване на них, було опубліковано 12 липня в Astrophysical Journal.