Представление эволюции Вселенной за 13,77 миллиардов лет.
Астрономы уже давно поняли, что Вселенная расширяется — другими словами, пространство между космическими объектами, не связанными гравитацией, становится все более обширным. Затем, в 1998 году, ученые обнаружили, что скорость расширения Вселенной ускоряется.
В последующие годы исследователи, использующие космический телескоп Хаббла, заметили, что текущая скорость расширения, называемая постоянной Хаббла, выше, чем она должна быть по оценкам стандартных космологических моделей. Эту загадку противоречивых измерений назвали напряжением Хаббла.
Теперь группа исследователей использовала данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) для подтверждения измерений Хаббла — и, таким образом, загадка остается. Их исследование, опубликованное в понедельник в Астрофизический журналпредполагает, что расхождение может быть вызвано пока еще неизвестной особенностью Вселенной, а не ошибкой измерений телескопа.
Это открытие «предполагает, что наше понимание Вселенной может быть неполным», — говорится в заявлении Адама Рисса, астрофизика из Университета Джонса Хопкинса и ведущего автора исследования. Рисс получил Нобелевскую премию по физике 2011 года за открытие ускорения расширения Вселенной в 1998 году.
«Поскольку два флагманских телескопа НАСА теперь подтверждают выводы друг друга, мы должны очень серьезно отнестись к этой проблеме (напряжения Хаббла) — это вызов, но также и невероятная возможность узнать больше о нашей Вселенной», — добавляет он в своем заявлении.
Рисс и его команда использовали данные JWST для измерения расстояний от Земли до определенных типов галактик с пульсирующими звездами, называемыми переменными цефеид, которые, согласно заявлению, являются «золотым стандартом для измерения космических расстояний». С помощью этих измерений они рассчитали скорость расширения Вселенной. Результаты JWST соответствовали результатам Хаббла, что фактически исключает возможность возникновения напряжения Хаббла в результате ошибки человека или прибора.
Hubble Ultra Deep Field — это снимок около 10 000 галактик на крошечном участке неба, сделанный космическим телескопом НАСА «Хаббл».
Но самое любопытное заключалось в том, какую ставку они рассчитали. Скорость расширения Вселенной выражается в километрах в секунду на мегапарсек. (Мегапарсек равен 3,26 миллионам световых лет.) Широко распространенные космологические модели используют свет ранней Вселенной, чтобы определить постоянную Хаббла расширения Вселенной примерно на уровне 67–68 км/с/Мпк.
Однако теперь подтвержденные наблюдения телескопа дают в среднем 73 км/с/Мпк.
Как выразилась Эмили Спек для FOX Weather, «проблема науки в том, что ответ на один вопрос порождает множество других». Если измерения верны, то, возможно, стандартные космологические модели ошибочны.
«Да, похоже, в нашем понимании Вселенной чего-то не хватает», — говорит Рисс корреспонденту Reuters Уиллу Данхэму. «Наше понимание Вселенной содержит много незнания о двух элементах — темной материи и темной энергии — а они составляют 96 процентов Вселенной, так что это немаловажный вопрос».
Темная материя, предположительно составляющая 27 процентов Вселенной, представляет собой некий неизвестный материал, который своей гравитацией влияет на остальную часть космоса. С другой стороны, считается, что темная энергия составляет около 68 процентов Вселенной, и ученые предполагают, что она может быть ответственна за расширение Вселенной. И теперь новые данные позволяют предположить, что это, возможно, также является причиной необъяснимого ускорения этого расширения.
«Чем больше работы мы делаем, тем очевиднее становится, что причина кроется в чем-то гораздо более интересном, чем неисправность телескопа», — говорит Рисс. Живая наукаЭто Бен Тернер. «(Следующих) шагов много. Необходимо больше данных по многим направлениям и новых идей».
«Одним из возможных объяснений напряженности Хаббла было бы то, что в нашем понимании ранней Вселенной чего-то не хватало, например, нового компонента материи — ранней темной энергии — который дал Вселенной неожиданный толчок после Большого взрыва», — Марк Камионковски , космолог из Университета Джонса Хопкинса, который помог вычислить постоянную Хаббла, но не участвовал в новом исследовании, говорится в заявлении. «И есть и другие идеи, такие как забавные свойства темной материи, экзотические частицы, изменение массы электрона или первичные магнитные поля, которые могут помочь. Теоретики имеют право проявлять творческий подход».
