Новое измерение может изменить наше понимание Вселенной
Вселенная расширяется, но насколько быстро? Ответ зависит от того, как вы оцениваете скорость космического расширения (известной как постоянная Хаббла, или H0) на основе эха Большого взрыва (космического микроволнового фона) или измеряете H0 непосредственно на основе сегодняшних звезд и галактик. Эта проблема, известная как Хабблово напряжение, путает астрофизиков по всему миру.
Работа исследовательской группы Stellar Standard Candles and Distances, возглавляемой Ричардом Андерсоном из Института физики EPFL, добавляет новую часть в головоломку. Исследователи добились наиболее точной калибровки звезд цефеид для измерений актуального расстояния на основе данных, собранных миссией Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Новая калибровка еще больше усиливает Хабблово напряжение.
Постоянная Хаббла (H0) названа в честь астрофизика, который вместе с Жоржем Леметром открыл явление в конце 1920-х годов. Он измеряется в километрах в секунду на мегапарсек (км/с/Мпк), где 1 Мпк составляет около 3,26 миллиона световых лет.
Лучшее прямое измерение H0 использует «космическую лестницу расстояний», первая ступень которой устанавливается абсолютной калибровкой яркости цефеид, которая теперь перекалибрована исследованием EPFL. В свою очередь, цефеиды калибруют следующую ступень лестницы, где сверхновые — мощные взрывы звезд в конце их жизни — прослеживают расширение самого пространства. Эта лестница расстояний, измеренная сверхновыми, H0, для команды уравнения состояния темной энергии (SH0ES) во главе с Адамом Риссом, лауреатом Нобелевской премии по физике 2011 года, ставит H0 на 73,0 ± 1,0 км / с / Мпк.
H0 также можно определить, интерпретируя реликтовое излучение, которое является вездесущим микроволновым излучением, оставшимся от Большого взрыва более 13 миллиардов лет назад. Однако этот метод измерения «ранней Вселенной» должен предполагать наиболее подробное физическое понимание того, как развивается Вселенная, что делает ее зависимой от модели. Спутник ЕКА «Планк» предоставил наиболее полные данные о реликтовом излучении, и согласно этому методу, H0 составляет 67,4 ± 0,5 км/с/Мпк.
Напряжение Хаббла относится к этому расхождению в 5,6 км/с/ Мпк, в зависимости от того, используется ли метод реликтового излучения (ранняя Вселенная) или метод лестницы расстояний (поздняя Вселенная). При условии, что измерения, выполненные в обоих методах, являются правильными, подразумевается, что в понимании основных физических законов, которые управляют Вселенной, есть что-то неправильное. Естественно, этот важный вопрос подчеркивает, насколько важно, чтобы методы астрофизиков были надежными.
Новое исследование EPFL так важно, потому что оно укрепляет первую ступень лестницы расстояний, улучшая калибровку цефеид в качестве индикаторов расстояния. Действительно, новая калибровка позволяет измерять астрономические расстояния в пределах ± 0,9%, и это дает сильную поддержку поздним измерениям Вселенной. Кроме того, результаты, полученные в EPFL в сотрудничестве с командой SH0ES, помогли уточнить измерение H0, что привело к повышению точности и повышению значимости натяжения Хаббла.
— Ричард Андерсон.
Почему разница всего в несколько км/с/Мпк имеет значение, учитывая огромные масштабы Вселенной?
— Ричард Андерсон.
Несоответствие, о котором говорит ученый, имеет много других последствий и ставит под сомнение сами основы, такие как точная природа темной энергии, пространственно-временной континуум и гравитация. Это означает, что мы должны переосмыслить основные концепции, которые составляют основу общего понимания физики.
Работа исследовательской группы Stellar Standard Candles and Distances, возглавляемой Ричардом Андерсоном из Института физики EPFL, добавляет новую часть в головоломку. Исследователи добились наиболее точной калибровки звезд цефеид для измерений актуального расстояния на основе данных, собранных миссией Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Новая калибровка еще больше усиливает Хабблово напряжение.
Постоянная Хаббла (H0) названа в честь астрофизика, который вместе с Жоржем Леметром открыл явление в конце 1920-х годов. Он измеряется в километрах в секунду на мегапарсек (км/с/Мпк), где 1 Мпк составляет около 3,26 миллиона световых лет.
Лучшее прямое измерение H0 использует «космическую лестницу расстояний», первая ступень которой устанавливается абсолютной калибровкой яркости цефеид, которая теперь перекалибрована исследованием EPFL. В свою очередь, цефеиды калибруют следующую ступень лестницы, где сверхновые — мощные взрывы звезд в конце их жизни — прослеживают расширение самого пространства. Эта лестница расстояний, измеренная сверхновыми, H0, для команды уравнения состояния темной энергии (SH0ES) во главе с Адамом Риссом, лауреатом Нобелевской премии по физике 2011 года, ставит H0 на 73,0 ± 1,0 км / с / Мпк.
Первое излучение после Большого взрыва
H0 также можно определить, интерпретируя реликтовое излучение, которое является вездесущим микроволновым излучением, оставшимся от Большого взрыва более 13 миллиардов лет назад. Однако этот метод измерения «ранней Вселенной» должен предполагать наиболее подробное физическое понимание того, как развивается Вселенная, что делает ее зависимой от модели. Спутник ЕКА «Планк» предоставил наиболее полные данные о реликтовом излучении, и согласно этому методу, H0 составляет 67,4 ± 0,5 км/с/Мпк.
Напряжение Хаббла относится к этому расхождению в 5,6 км/с/ Мпк, в зависимости от того, используется ли метод реликтового излучения (ранняя Вселенная) или метод лестницы расстояний (поздняя Вселенная). При условии, что измерения, выполненные в обоих методах, являются правильными, подразумевается, что в понимании основных физических законов, которые управляют Вселенной, есть что-то неправильное. Естественно, этот важный вопрос подчеркивает, насколько важно, чтобы методы астрофизиков были надежными.
Новое исследование EPFL так важно, потому что оно укрепляет первую ступень лестницы расстояний, улучшая калибровку цефеид в качестве индикаторов расстояния. Действительно, новая калибровка позволяет измерять астрономические расстояния в пределах ± 0,9%, и это дает сильную поддержку поздним измерениям Вселенной. Кроме того, результаты, полученные в EPFL в сотрудничестве с командой SH0ES, помогли уточнить измерение H0, что привело к повышению точности и повышению значимости натяжения Хаббла.
Наше исследование подтверждает скорость расширения 73 км / с / Мпк, но, что более важно, оно также обеспечивает наиболее точную и надежную калибровку цефеид в качестве инструментов для измерения расстояний сегодня. Мы разработали метод, который искал цефеиды, принадлежащие к звездным скоплениям, состоящим из нескольких сотен звезд, проверяя, движутся ли звезды вместе через Млечный Путь. Благодаря этому трюку мы смогли воспользоваться лучшими знаниями измерений параллакса Gaia, извлекая выгоду из повышения точности, обеспечиваемого многими звездами-членами скопления. Это позволило довести точность параллаксов Gaia до предела и обеспечивает самую прочную основу, на которой может покоиться лестница расстояний
— Ричард Андерсон.
Переосмысление основных концепций
Почему разница всего в несколько км/с/Мпк имеет значение, учитывая огромные масштабы Вселенной?
Это несоответствие имеет огромное значение. Предположим, вы хотите построить туннель, вкопавшись в две противоположные стороны горы. Если вы правильно поняли тип породы и если ваши расчеты верны, то два туннеля, которые вы копаете, встретятся в центре. Но если они этого не делают, значит вы допустили ошибку — либо ваши расчеты неверны, либо вы ошибаетесь в отношении типа породы. Это то, что происходит с постоянной Хаббла. Чем больше подтверждений, что наши расчеты точны мы получаем, тем увереннее можем заключить, что несоответствие означает: наше понимание Вселенной ошибочно, Вселенная не совсем такая, как мы думали
— Ричард Андерсон.
Несоответствие, о котором говорит ученый, имеет много других последствий и ставит под сомнение сами основы, такие как точная природа темной энергии, пространственно-временной континуум и гравитация. Это означает, что мы должны переосмыслить основные концепции, которые составляют основу общего понимания физики.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Турецкие археологи обнаружили затерянный мост, способный переписать всю раннюю историю человечества
Оказалось, что научная сенсация все это время... валялась у ученых буквально под ногами...
Эксперты говорят: изобретение ученых из Перми решает одну из самых серьезных и опасных проблем в современной авиации
Американцы потратили на это десятки лет и миллиарды долларов, но открытие сделали в России...
В Антарктиде обнаружен метановый «спящий гигант», который очень быстро просыпается. И это плохая новость
Ученые в тревоге задаются вопросом: означают ли десятки газовых гейзеров под водой, что эффект домино уже запущен?...
В самом большом кратере Луны происходит что-то очень странное
Поэтому астронавты планируют туда заглянуть в самое ближайшее время...
Секретные спутники Илона Маска заподозрили в использовании запрещенных сигналов
Что это значит для России и чем могут ответить наши военные?...
Археологи поражены: 404 тысячи лет назад «римляне» спокойно разделали гигантского слона... 3-сантиметровыми ножичками
Получается, что древние охотники могли справиться с самым большим животным в Европе буквально голыми руками?...
Ученые обнаружили на Кавказе «ужасного» хищника, способного дробить черепа с одного укуса
Почему же 400-килограммовый монстр, побеждавший медведей и саблезубых тигров, все-таки исчез с лица планеты?...
«Черный ящик» раскрыл тайну летучей мыши, пожирающей птиц прямо в полете
Ученые совершенно не ожидали, что рукокрылый властелин ночного неба по свирепости и охотничьему мастерству даст фору даже соколам...
Ученые выяснили: в каком возрасте наш мозг достигает пика своей активности
Почему же 20-30 лет оказались стереотипом, далеким от реальной жизни?...
2700 дней понадобилось ученым, чтобы, наконец, раскрыть главную тайну гигантских скатов
Оказалось, что манты ныряют на 1250-метровую глубину вовсе не за едой и не спасаясь от хищников...
ДНК из ниоткуда: 6000-летние останки в Колумбии ни с кем совпадают по генам. Вообще.
Если у этих людей нет ни предков, ни потомков, то кто они такие?...
Мог ли великий художник Клод Моне видеть в ультрафиолетовом спектре, как пчела?
Историки уверены: после операции на глазах с французским живописцем стали происходит очень странные вещи...
В ближайшие 100 лет Юпитер «выстрелит» в Землю как минимум 342 раза
Российские ученые рассчитали: ближайшее «прицеливание» состоится уже 2031 году. Что вообще нам ожидать?...