Новый метод уточняет постоянную Хаббла и возраст Вселенной

Используя известные расстояния в 50 галактик для уточнения вычислений по константе Хаббла, исследовательская группа во главе с астрономом Университета Орегона оценила возраст Вселенной в 12,6 миллиарда лет.

Подходы к датировке Большого взрыва, породившего вселенную, опираются на математику и вычислительное моделирование, используя оценки расстояний самых старых звезд, поведение галактик и скорость расширения Вселенной. Идея состоит в том, чтобы вычислить, сколько времени потребуется, чтобы все объекты вернулись в начало.

Ключевым расчетом для датирования является постоянная Хаббла, названная в честь Эдвина Хаббла, который впервые рассчитал скорость расширения Вселенной в 1929 году.

Другой недавний метод использует наблюдения остатка излучения Большого взрыва. Он отображает неровности и колебания в пространстве-времени — космический микроволновый фон или CMB — и отражает условия в ранней вселенной, заданные постоянной Хаббла.

Тем не менее, методы приходят к различным выводам, сказал Джеймс Шомберт, профессор физики в UO. В статье, опубликованной в Astronomical Journal, он и его коллеги раскрывают новый подход, который перекалибрует инструмент измерения расстояния, известный как барионное отношение Талли-Фишера, независимо от постоянной Хаббла.

«Проблема масштаба расстояний, как известно, невероятно трудна, потому что расстояния до галактик огромны, а указатели их расстояний слабы и их трудно калибровать», — сказал Джеймс Шомберт.

Ученые пересчитали подход Тулли-Фишера, используя точно определенные расстояния в линейном вычислении 50 галактик в качестве ориентиров для измерения расстояний до 95 других галактик.

Они отметили, что вселенная управляется рядом математических структур, выраженных в уравнениях. Новый подход более точно учитывает кривые массы и вращения галактик, чтобы превратить эти уравнения в числа, такие как возраст и скорость расширения.

Подход ученых определяет постоянную Хаббла — скорость расширения Вселенной — в 75,1 километра в секунду на мегапарсек, плюс-минус 2.3. Мегапарсек, общая единица измерения космического пространства, равна миллиону парсек. Парсек составляет около 3,3 световых года.

Все значения постоянной Хаббла ниже 70, говорят исследователи, можно исключить с 95-процентной степенью достоверности.

По словам Джеймса Шомберта, традиционно используемые методы измерения за последние 50 лет установили значение 75, но CMB вычисляет показатель 67. Метод CMB, хотя и использует различные допущения и компьютерное моделирование, все же должен прийти к той же оценке, сказал он.

Расчеты, сделанные из наблюдений космического аппарата «Wilkinson Microwave Anisotropy Probe» в 2013 году, определяют возраст Вселенной в 13,77 миллиарда лет, что на данный момент представляет собой стандартную модель космологии Большого взрыва.

Отличающиеся постоянные значения Хаббла от различных методов обычно оценивают возраст вселенной между 12 миллиардами и 14,5 миллиардами лет.

Новое исследование, частично основанное на наблюдениях, проведенных с помощью космического телескопа Спитцера, добавляет новый элемент к тому, как можно установить расчеты для достижения постоянной Хаббла, введя чисто эмпирический метод, используя прямые наблюдения, чтобы определить расстояние до галактик.

James Schombert et al, Using the Baryonic Tully–Fisher Relation to Measure H o, The Astronomical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-3881/ab9d88