Точно когато мислим, че разбираме Вселената доста добре, заедно идват и някои астрономи, които да използват всичко. В този случай нещо от съществено значение за всичко, което знаем и виждаме, е обърнато на главата си: скоростта на разширяване на самата Вселена, известна още като Константа на Хъбъл.
Екип от астрономи, използващи телескопа Хъбъл, е определил, че скоростта на разширение е между пет и девет процента по-бърза от измерената по-рано. Константата на Хъбъл не е някакво любопитство, което може да бъде отложено до следващия напредък в измерването. Тя е неразделна част от самата природа на всичко съществуващо.
„Тази изненадваща констатация може да бъде важна улика за разбирането на тези мистериозни части на Вселената, които съставляват 95 процента от всичко и не излъчват светлина, като тъмна енергия, тъмна материя и тъмна радиация“, заяви ръководителят на проучването и Нобеловият лауреат Адам Риес от Научния институт за космически телескопи и университета Джонс Хопкинс, и двамата в Балтимор, Мериленд.
Но преди да се спрем на последствията от това проучване, нека да направим резервно копие и да разгледаме как се измерва Константата на Хъбъл.
Измерването на степента на разширяване на Вселената е сложен бизнес. С помощта на изображението в горната част работи така:
- В рамките на Млечния път телескопът Хъбъл се използва за измерване на разстоянието до променливите Цефеид, вид пулсираща звезда. Parallax се използва за това, а паралаксът е основен инструмент на геометрията, който се използва и при изследване. Астрономите знаят каква е истинската яркост на Цефеидите, така че сравняват, че с тяхната явна яркост от Земята дава точно измерване на разстоянието между звездата и нас. Тяхната скорост на пулсация също фино настройва изчислението на разстоянието. По тази причина променливите на цефеидите понякога се наричат "космически критерии".
- Тогава астрономите насочват своите гледки към други близки галактики, които съдържат не само променливи на Цефеид, но и свръхнова тип 1а, друг добре разбиран тип звезда. Тези свръхнови, които, разбира се, избухват звезди, са друга надеждна мярка за астрономите. Разстоянието до тези галактики се получава с помощта на цефеидите за измерване на истинската яркост на свръхновите.
- След това астрономите насочват Хъбла към галактики, които са още по-далеч. Тези са толкова далечни, че никакви цефеиди в тези галактики не могат да бъдат видени. Но свръхновите тип 1а са толкова ярки, че могат да се видят дори на тези огромни разстояния. Тогава астрономите сравняват истинската и привидната яркост на свръхновите, за да измерват разстоянието, където може да се види разширяването на Вселената. Светлината от далечните свръхнове се „измества с червено“ или разтяга чрез разширяване на пространството. Когато измереното разстояние се сравнява с червеното изместване на светлината, то се получава измерване на скоростта на разширяване на Вселената.
- Поемете дълбоко въздух и прочетете всичко това отново.
Голямата част от всичко това е, че имаме още по-точно измерване на скоростта на разширяване на Вселената. Несигурността при измерването е до 2,4%. Предизвикателната част е, че този темп на разширяване на съвременната Вселена не съвпада с измерването от ранната Вселена.
Скоростта на разширяване на ранната Вселена е получена от лявата над радиацията от Големия взрив. Когато този космически отблясък се измерва с помощта на сондата на Уилкинсън за анизотропия на Уилкинсън (WMAP) и спътника на Планк на ESA, той дава по-малка скорост на разширяване. Така че двамата не се подреждат. Това е като изграждане на мост, където строителството започва от двата края и трябва да се подрежда по времето, когато стигнете до средата. (Caveat: Нямам представа дали мостовете са изградени така.)
"Започвате от два края и очаквате да се срещнете в средата, ако всички ваши чертежи са правилни и вашите измервания са правилни", каза Риес. "Но сега краищата не са съвсем срещнали в средата и искаме да знаем защо."
„Ако знаем първоначалните количества неща във Вселената, като тъмна енергия и тъмна материя, и физиката ни е правилна, тогава можете да преминете от измерване в момента, малко след големия взрив и да използвате това разбиране, за да предскажете как бързо Вселената трябва да се разширява днес “, каза Риес. "Ако обаче това несъответствие се задържи, изглежда, че може да нямаме правилно разбиране и това променя колко голяма трябва да бъде днешната константа на Хъбъл."
Защо не всичко се събира е забавлението и може би лудостта част от това.
Това, което наричаме Тъмна енергия, е силата, която движи разширяването на Вселената. Засилва ли се Тъмната енергия? Или какво ще кажете за Тъмната материя, която обхваща по-голямата част от масата във Вселената. Знаем, че не знаем много за него. Може би знаем дори по-малко от това и природата му се променя с времето.
„Ние знаем толкова малко за тъмните части на Вселената, важно е да се измери как те се изтласкват и теглят в космоса през космическата история“, казва Лукас Макри от Тексаския университет A&M в College Station, ключов сътрудник на проучването.
Екипът все още работи с Hubble, за да намали несигурността в измерванията на скоростта на разширяване. Инструменти като космическия телескоп Джеймс Уеб и Европейският изключително голям телескоп могат да помогнат за усъвършенстване на измерването още повече и да помогнат за справяне с този убедителен проблем.
