Нещо не е съвсем както трябва във Вселената. Поне на базата на всичко, което физиците знаят досега. Звезди, галактики, черни дупки и всички други небесни обекти се отдалечават една от друга все по-бързо с течение на времето. Минали измервания в нашия местен квартал на Вселената установяват, че Вселената избухва навън по-бързо, отколкото беше в началото. Това не трябва да е така, въз основа на най-добрия дескриптор на вселената на учените.
Ако техните измервания на стойност, известна като Константа на Хъбъл, са правилни, това означава, че в настоящия модел липсва ключова нова физика, като например неотчетени основни частици или нещо странно, което се случва с мистериозната субстанция, известна като тъмна енергия.
Сега, в ново проучване, публикувано на 22 януари в списанието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, учените са измерили Константата на Хъбъл по съвсем нов начин, потвърждавайки, че действително Вселената се разширява по-бързо, отколкото е била в своята ранни дни.
„Нещо интересно се случва“
За да обяснят как Вселената премина от мъничка, гореща и плътна петна от супа плазма до огромните простори, които виждаме днес, учените предложиха това, което е известно като модела Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Моделът поставя ограничения върху свойствата на тъмната материя, вид материя, която упражнява гравитационно дърпане, но не излъчва светлина и тъмна енергия, която изглежда противопоставя гравитацията. LCDM може успешно да възпроизвежда структурата на галактиките и космическия микровълнов фон - първата светлина на Вселената - както и количеството на водород и хелий във Вселената. Но не може да обясни защо Вселената се разширява по-бързо, отколкото в началото.
Това означава, че или LCDM моделът е грешен, или измерванията на скоростта на разширяване са.
Новият метод има за цел най-накрая да разреши дебата за темповете на разширяване, заяви Саймън Бирър, изследовател от Калифорнийския университет в Лос Анджелис и водещ автор на новото проучване, заяви пред Live Science. Засега новите независими измервания потвърждават несъответствието, което предполага, че може да е необходима нова физика.
За да забият константа на Хъбъл, учените преди това са използвали няколко различни метода. Някои са използвали свръхнови в местната вселена (близката част на Вселената), а други са разчитали на цефеиди или видове звезди, които пулсират и редовно трептят в яркостта. Други са изследвали космическото фоново лъчение.
Новото изследване използва техника, която включва светлина от квазари - изключително ярки галактики, захранвани от масивни черни дупки, в опит да се прекъсне вратовръзката.
„Колкото и внимателен да е експериментът, винаги може да има някакъв ефект, който е вграден във видовете инструменти, които използват за извършване на това измерване. Така че, когато една група се появи така и използва напълно различен набор от инструменти ... и получите същия отговор, тогава можете доста бързо да заключите, че този отговор не е резултат от някакъв сериозен ефект в техниките ", каза Адам Риес, Нобелов лауреат и изследовател в Научния институт за космически телескопи и от университета Джон Хопкинс. "Смятам, че увереността ни нараства, че се случва нещо наистина интересно", заяви Риес, който не участва в проучването пред Live Science.
Виждайки двойно
Ето как е работила техниката: Когато светлината от квазар преминава през интервенция от галактика, гравитацията от галактиката кара тази светлина да се "гравитационно да се огъва", преди да удари Земята. Галактиката действа като леща, за да изкриви светлината на квазара в множество копия - най-често две или четири в зависимост от подравняването на квазарите спрямо галактиката. Всяко от тези копия измина малко по различен път около галактиката.
Квазарите обикновено не блестят стабилно като много звезди. Заради попадането на материал в централните им черни дупки, те се променят в яркостта на мащаби от часове до милиони години. По този начин, когато изображението на квазар е наложено в множество копия с нееднакви светлинни пътища, всяка промяна в яркостта на квазара ще доведе до фино трептене между копията, тъй като светлината от определени копия отнема докосване по-дълго, за да достигне Земята.
От това разминаване учените биха могли да определят точно колко сме далеч както от квазара, така и от посредническата галактика. За да изчислят константата на Хъбъл, астрономите след това сравняват това разстояние с червеното изместване на обекта или изместването на дължината на вълната на светлината към червения край на спектъра (което показва колко светлина на обекта се разтяга с разширяването на Вселената).
Изучаването на светлина от системи, които създават четири изображения или копия на квазар, е правено в миналото. Но в новата книга Бирър и неговите сътрудници успешно демонстрират, че е възможно да се измери Хъбъл Констант от системи, които създават само двойно изображение на квазара. Това драстично увеличава броя на системите, които могат да бъдат изследвани, което в крайна сметка ще позволи постоянното измерване на Хъбъл по-точно.
"Изображенията на квазари, които се появяват четири пъти, са много редки - има може би само 50 до 100 в цялото небе и не всички са достатъчно ярки, за да бъдат измерени", каза Бирер пред Live Science. "Системите с двойно наемане обаче са по-чести с около пет фактора."
Новите резултати от система с двойно наем, комбинирана с три други преди това измервани четворни системи, поставиха стойността за константата на Хъбъл на 72,5 километра в секунда на мегапарсек; това е в съгласие с други локални измервания на Вселената, но все пак с около 8 процента по-високи от измерванията от отдалечената Вселена (по-старата или ранна Вселена). Тъй като новата техника се прилага за повече системи, изследователите ще могат да намерят точната разлика между далечната (или ранната) Вселена и местните (по-скорошни) измервания на Вселената.
„Ключът е да преминете от момент, в който казваме, да, тези неща не са съгласни, да имате много точна мярка на нивото, на което не са съгласни, защото в крайна сметка това ще е уликата, която позволява теория, за да се каже какво се случва “, каза Риес на Live Science.
Прецизното измерване на Константа на Хъбъл помага на учените да разберат повече от това колко бързо се разпада Вселената. Стойността е наложителна при определяне на възрастта на Вселената и физическия размер на далечни галактики. Той също така дава на астрономите улики за количеството тъмна материя и тъмната енергия там.
Що се отнася до обяснението на това, което вероятно екзотичната физика може да обясни несъответствието им в измерванията на скоростта на разширение, това е начинът надолу.
