Константа Хаббла - это единица, которая описывает, как быстро Вселенная расширяется на разных расстояниях от определенной точки пространства. Это один из ключевых моментов в нашем понимании эволюции Вселенной, и исследователи погрязли в спорах о ее истинной ценности.
Как была обнаружена постоянная Хаббла
Константа Хаббла была впервые рассчитана в 1920-х годах американским астрономом Эдвином Хабблом. По его словам, он обнаружил, что нечеткие облачные небесные объекты - это далекие галактики, которые находятся за пределами нашей галактики Млечный Путь.
Ранее американский астроном Генриетта Ливитт показала, что особые звезды, называемые переменными цефеид, светимость которых регулярно растет и падает, имеют тесную корреляцию между периодом их изменения и их собственной яркостью. Зная, насколько ярким является Цефейда и насколько тусклым выглядит его свет при взгляде с Земли, Хаббл смог определить расстояние Цефеиды.
То, что нашел Хаббл, было замечательно. Казалось, что все галактики во вселенной удаляются от нашей планеты. Кроме того, чем дальше была галактика, тем быстрее она удалялась. Это наблюдение, которое Хаббл сделал в 1929 году, стало основой для так называемого закона Хаббла, который утверждает, что существует связь между расстоянием, от которого объект в космосе находится от нас, и скоростью, с которой он отступает, согласно объяснителю из Корнельского университета.
Кстати, Земля не находится в каком-то привилегированном месте в центре вселенной. Любой наблюдатель в любом месте в космосе увидит, что небесные существа удаляются со скоростью, которая увеличивается с расстоянием.
Используя свои данные, Хаббл попытался оценить постоянную, носящую его имя, получив значение около 342 000 миль в час на миллион световых лет или 501 км в секунду на мегапарсек (Мпк) в единицах космологов. (Мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет.) Более точные современные методы уточнили это первоначальное измерение и показали, что оно было примерно в 10 раз выше.
Почему постоянная Хаббла постоянно меняется
Но сколько именно Хаббла уволило, остается предметом спора. В 1990-х годах астрономы обнаружили, что далекие сверхновые были более тусклыми и поэтому находились дальше, чем они предполагали ранее. Это открытие показало, что вселенная не только расширяется, но и ускоряется в своем расширении. В результате возникла необходимость в добавлении темной энергии - таинственной силы, раздвигающей все в космосе - в космологические модели вселенной.
После этого удивления исследователи попытались определить скорость космического ускорения, чтобы выяснить, как возникла и развивалась Вселенная, и какова будет ее конечная судьба. Данные, полученные из переменных цефеид и других астрофизических источников, позволили рассчитать постоянную Хаббла на 50 400 миль в час на миллион световых лет (73,4 км / с / Мпк) в 2016 году.
Но альтернативное число было получено с использованием информации со спутника Планка Европейского космического агентства. Космический корабль провел последние 10 лет, проводя измерения космического микроволнового фона - эхо Большого взрыва, которое содержит данные об основных параметрах Вселенной. Планк обнаружил, что постоянная Хаббла в 2018 году составляла 46,200 миль в час на миллион световых лет (67,4 км / с / Мпк).
Эти два значения могут показаться не очень разными. Но каждый из них чрезвычайно точен, и они не содержат совпадений между барами ошибок. Если оценка Цефеиды неверна, это означает, что измерения расстояний всех астрономов были неправильными со времен Хаббла. Если вторая оценка неверна, то в физические модели Вселенной придется ввести новую и экзотическую физику. До сих пор ни одна команда ученых, которые определили числа, не желала допускать каких-либо серьезных ошибок измерений.
В июле 2019 года астрономы использовали новую технику, чтобы предложить новое вычисление постоянной Хаббла. Исследователи изучили свет красных гигантских звезд, которые достигают одинаковой максимальной яркости в конце своей жизни. Это означает, что, как и в случае с цефеидами, астрономы могут посмотреть, как тусклые красные гигантские звезды появляются на Земле, и оценить их расстояние. Новое значение находилось прямо между двумя старыми значениями - 47,300 миль в час на миллион световых лет (69,8 км / с / Мпк) - но ученые еще не объявили о победе.
«Мы хотели создать тай-брейк», - сказал в прямом эфире Science Science Барри Мадор, астроном из Чикагского университета и член команды, которая сделала последнее измерение. «Но это не говорит о том, что эта сторона или эта сторона правы. В нем говорилось, что было намного больше помоев, чем все думали раньше».
Дискуссия продолжается. Некоторые полагают, что лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), которая рассматривает рябь в ткани пространства-времени, создаваемую удаленными нейтронными звездами, врезавшимися друг в друга, может предоставить другую независимую точку данных. Другие обращаются к гравитационному линзированию, которое происходит, когда чрезвычайно массивные объекты изгибаются и деформируются в пространстве-времени, как увеличительное стекло, позволяя взглянуть на объекты еще дальше, чтобы устранить несоответствие. Но на данный момент никто не совсем уверен, где и когда появится окончательный ответ о постоянной Хаббла.
