Ученые уточняют, насколько быстро расширяется Вселенная
Концепция расширяющейся вселенной была выдвинута американским астрономом Эдвином Хабблом (1889-1953)
Используя новейшие технологии и методы, команда астрофизиков Клемсонского университета добавила новый подход к количественному определению одного из самых фундаментальных законов вселенной.
В статье, опубликованной в «Астрофизическом журнале» ученые Марко Аджелло, Абхишек Десаи, Леа Маркотулли и Дитер Хартманн совместно с шестью другими учеными по всему миру разработали новое измерение постоянной Хаббла, которая используется для описания скорости расширения вселенной.
«Космология — это понимание эволюции нашей вселенной — как она развивалась в прошлом, что она делает сейчас и что произойдет в будущем», — сказал Марко Аджелло. «Наши знания основаны на ряде параметров, включая постоянную Хаббла, которые мы стремимся измерить настолько точно, насколько это возможно. В новой статье наша команда проанализировала данные, полученные как с орбитальных, так и с наземных телескопов, чтобы предложить одно из новейших измерений того, как быстро расширяется Вселенная».
Концепция расширяющейся вселенной была выдвинута американским астрономом Эдвином Хабблом (1889-1953). В начале 20-го века Хаббл стал одним из первых астрономов, которые пришли к выводу, что Вселенная состоит из множества галактик. Его последующее исследование привело к его наиболее известному открытию: галактики удалялись друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними.
Хаббл первоначально оценил скорость расширения в 500 километров в секунду на мегапарсек, причем мегапарсек эквивалентен примерно 3,26 миллионам световых лет. Хаббл пришел к выводу, что галактика в двух мегапарсеках от нашей галактики удаляется в два раза быстрее, чем галактика всего в одном мегапарсеке. Эта оценка стала известной как постоянная Хаббла, которая впервые доказала, что вселенная расширяется. С тех пор астрономы пересмотрели ее значение множество раз его — со смешанными результатами.
С помощью новых технологий астрономы пришли к измерениям, которые значительно отличались от первоначальных расчетов Хаббла — они замедлили скорость расширения до 50-100 километров в секунду на мегапарсек. А в последнее десятилетие ультрасовременные приборы, такие как космическая обсерватория Планка, значительно повысили точность первоначальных измерений Хаббла.
В статье, озаглавленной «новое измерение постоянной Хаббла и содержания вещества во Вселенной с использованием внегалактического фонового ослабления гамма-излучения», исследователи сравнили последние данные об ослаблении гамма-излучения с космического телескопа Ферми и массива черенковских телескопов (Cherenkov Telescope Array, CTA) для разработки оценок на основе моделей внегалактического фонового излучения. Эта новая стратегия привела к значению приблизительно 67,5 километров в секунду на мегапарсек.
Гамма-лучи — самая энергичная форма света. Внегалактический фоновый свет (EBL) — это космический «туман», состоящий из всего ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света, излучаемого звездами или исходящий от пыли, находящейся поблизости. Когда гамма-лучи и EBL взаимодействуют, они оставляют заметный отпечаток — постепенную потерю потока — который ученые смогли проанализировать при формулировании своей гипотезы.
«Астрономическое сообщество вкладывает очень большие деньги и ресурсы в создание точной космологии со всеми различными параметрами, включая постоянную Хаббла», — сказал Дитер Хартманн, профессор физики и астрономии. «Наше понимание этих фундаментальных констант определило вселенную в том виде, в каком мы ее теперь знаем. Когда наше понимание законов становится более точным, наше определение вселенной также становится более точным, что приводит к новым знаниям и открытиям».
Распространенной аналогией расширения Вселенной является воздушный шар, усеянный пятнами, каждое из которых представляет галактику. Когда воздушный шар расширяется, пятна отдаляются все дальше и дальше друг от друга.
«Наиболее распространенным убеждением является то, что вселенная будет продолжать расширяться до тех пор, пока все не окажется так далеко друг от друга, что не будет больше наблюдаемого света. В этот момент вселенная подвергнется холодной смерти. Но нам не о чем беспокоиться». Если это произойдет, то через триллионы лет» — говорит Абхишек Десаи.
Но если аналогия с воздушным шаром верна, то что именно раздувает воздушный шар?
«Материя — звезды, планеты, даже мы — это лишь малая часть общего состава вселенной», — говорят исследователи.
«Подавляющее большинство вселенной состоит из темной энергии и темной материи. И мы считаем, что именно темная энергия «раздувает воздушный шар». Темная энергия отталкивает объекты друг от друга. Гравитация, которая притягивает объекты друг к другу, является более мощной силой на местном уровне, поэтому некоторые галактики продолжают сталкиваться. Но на космических расстояниях темная энергия является доминирующей силой».
Astrophysical Journal (2019). iopscience.iop.org/article/10. … 847/1538-4357/ab4a0e