Современная физика столкнулась с серьезной проблемой – существует противоречие между результатами различных наблюдений за расширением Вселенной. Это ставит под вопрос наше базовое понимание космоса и законов, управляющих им. Стоит разобраться, в чем же на самом деле причина такого расхождения.
В последние годы ученые заметили странное несоответствие в данных о скорости разбегания галактик – показателе, известном как постоянная Хаббла. Одни измерения, основанные на реликтовом излучении (первых фотонах, свободно разлетевшихся по молодой Вселенной), дают одно значение. А другие, использующие современные наблюдения за галактиками и сверхновыми, показывают совсем иную цифру.
Чтобы прояснить ситуацию, астрономы воспользовались самыми точными инструментами наших дней – космическим телескопом “Хаббл” и его коллегой, потрясающим новичком “Джеймс Уэбб”. Казалось бы, комбинация сверхточных данных от них должна снять все вопросы. Однако результаты наблюдений лишь подтвердили озадачивающий разнобой.
“Если ошибки измерений устранены, то остается реальная и захватывающая возможность того, что мы все это время неправильно понимали Вселенную”, – заявил нобелевский лауреат Адам Рисс из Университета Джонса Хопкинса.
По новым данным, скорости разлета ближайших галактик, к которым применялись несколько независимых методик определения расстояний, заметно отличаются от значения, выводимого из изучения космического фона. То есть, похоже, не обошлось без роковой ошибки в самих физических моделях, описывающих эволюцию Вселенной.
Как же измеряли постоянную Хаббла на этот раз? Ученые использовали два надежных индикатора – сверхновые типа Ia и переменные цефеиды. Первые вспыхивают с предсказуемой яркостью, когда белый карлик перехватывает слишком много массы со звездного спутника. Анализируя, насколько их свет потускнел за время путешествия, можно определить расстояние с высокой точностью.
Цефеиды – это гигантские переменные звезды, чья пульсация связана с их истинной светимостью. Значит, замерив видимую яркость и период пульсации, тоже можно рассчитать удаленность. При этом преимущество “Джеймса Уэбба” в том, что он способен разглядеть каждую отдельную цефеиду даже через густые облака космической пыли.
Новые наблюдения охватили гигантскую сферу радиусом 130 миллионов световых лет с нашей Млечным путем в центре. В фокус попали 1000 цефеид в пяти галактиках, где ранее замечали всплески сверхновых. То есть ученые получили калибровку сразу по двум независимым методикам – казалось бы, более чем достаточно для решения проблемы.
Однако в итоге картина лишь усложнилась – результаты по “ближнему” и “дальнему” космосу упорно противоречат друг другу! Как подчеркивает Рисс, ошибка наблюдений исключается с высокой степенью уверенности. Это говорит о гораздо более серьезном изъяне – в базовых представлениях науки о природе самой Вселенной.
Возможно, за явным парадоксом скрывается революционное открытие? Быть может, современные физические теории просто не в силах описать все аспекты космической эволюции? А может, расширение Вселенной на самом деле не постоянно, а ускоряется или замедляется под действием пока не учтенных факторов вроде таинственной “темной энергии”?
Какой бы ни оказалась разгадка, сегодня становится очевидно: наши модели Вселенной по-прежнему недостаточны для ее полного объяснения. Пришло время как следует их переработать, приближаясь к окончательной Теории всего сущего. Новые мощные наземные и космические обсерватории вроде миссии “Эвклид”, запущенной в 2023 году, должны внести решающий вклад в решение этой головоломки.
Еще в начале прошлого века фундаментальные законы расширяющейся Вселенной казались надежными и доказанными. Однако чем глубже мы всматриваемся в бездну космоса, тем очевиднее становится: мы до сих пор пребываем практически в полном неведении о тайнах мироздания. Остается лишь признать: модель Вселенной остается весьма несовершенной и требует серьезного пересмотра.
Статья, обсуждающая результаты, опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Читайте также: Наша Вселенная, расширяясь, поглощает молодые параллельные вселенные