Вселената се разширява още по-бързо от преди

Нещо не е съвсем наред във Вселената. Поне на базата на всичко, което физиците знаят досега. Звезди, галактики, черни дупки и всички други небесни обекти се отдалечават един от друг все по-бързо във времето.

Минали измервания в нашата част от  Вселената откриват, че тя експлодира и се разширява по-бързо, отколкото е било в началото. Това не би трябвало да е така, въз основа на всички познания на учените за Вселената.

Ако техните измервания на скоростта на разширяване на Вселената (в (km/s)/Mpc), известна като константата на Хъбъл, са правилни, това означава, че в настоящия модел липсва решаваща нова физика, като например неизвестни фундаментални частици, или нещо странно, случващо се с тайнствената субстанция, известна като тъмна енергия.

Сега, в ново проучване, публикувано в списанието Monthly Notices на Кралското астрономическо общество, учените са измерили константата на Хъбъл по съвсем нов начин, потвърждавайки, че всъщност Вселената се разраства по-бързо сега, отколкото в ранните си дни.

За да обяснят как Вселената преминава от малка, гореща и плътна тъкан от плазма към огромното пространство, което виждаме днес, учените са предложили това, което е известно като „модела Lambda Cold Dark Matter“ (LCDM). Моделът поставя ограничения върху свойствата на тъмната материя – вид материя, която упражнява гравитационно привличане, но не излъчва светлина и тъмна енергия, която изглежда се противопоставя на гравитацията.

LCDM може успешно да възпроизвежда структурата на галактиките и космическия микровълнов фон – първата светлина на Вселената – както и количеството водород и хелий във Вселената. Но това не може да обясни защо Вселената се разширява по-бързо сега, отколкото в началото. Това означава, че или моделът на LCDM е грешен, или измерванията на скоростта на разширяване са грешни.

„Новият метод има за цел най-накрая да разреши дебата за разширяването“, казва Саймън Бирър, изследовател от Калифорнийския университет, Лос Анджелис, и водещ автор на новото проучване. Досега новите независими измервания потвърждават несъответствието, което предполага, че може да е необходима нова физика.

За да измерят константата на Хъбъл, учените преди това са използвали няколко различни метода. Някои са използвали супернови в близката част на Вселената, а други са разчитали на Цефеиди, или звезди, които пулсират и редовно трептят в яркостта си. Трети са изучавали космическото фоново радиационно излъчване.

Новото изследване използва техника, която включва светлина от квазари – изключително ярки галактики, задвижвани от масивни черни дупки.

„Независимо колко внимателно се извършва един експеримент, винаги може да има някакъв ефект, който е вграден във видовете инструменти, които се използват, за да направят това измерване. Така че, когато групата използва напълно различен набор от инструменти … и получава същия отговор, тогава можете бързо да заключите, че този отговор не е резултат от някакъв сериозен ефект в техниките, ”казва Адам Рийс, Нобелов лауреат и изследовател в Научния институт за космически телескопи в Университета Джон Хопкинс. „Мисля, че нашата увереност нараства, че се случва нещо наистина интересно“, каза Рийс, който не е участвала в проучването.

Ето как работи техниката: Когато светлината от квазар преминава през галактика, гравитацията от галактиката кара тази светлина да се „огъне гравитационно“ преди да стигне до Земята. Галактиката действа като леща, за да изкриви светлината на квазара в множество копия – най-често две или четири в зависимост от подреждането на квазарите по отношение на галактиката. Всяко от тези копия изминава малко по-различен път около галактиката.

Квазарите обикновено не блестят с постоянна светлина, като много звезди. Поради това, че материалът попада в централните им черни дупки, те променят яркостта си в скала от часове до милиони години. Така, когато изображението на квазара е обективно в множество копия с неравномерни светлинни пътеки, всяка промяна в яркостта на квазара ще доведе до леко трептене между копията, тъй като на светлината от определени копия е нужно повече време за да стигне до Земята.

От това несъответствие учените биха могли точно да определят колко далеч сме от квазара и междинната галактика. За да изчислят константата на Хъбъл, астрономите сравняват това разстояние с червеното преместване на обекта, или смяна на дължината на вълната на светлината към червения край на спектъра (което показва колко светлина на обекта се е разтегнала, когато Вселената се разширява).

Изследване на светлината от системи, които създават четири образа или копия на квазар, е правено и в миналото. Но в новото изследване, Бирер и неговите колеги успешно демонстрират, че е възможно да се измери константата на Хъбъл от системи, които създават само двойно изображение на квазара. Това драматично увеличава броя на системите, които могат да бъдат изследвани, което в крайна сметка ще позволява константата на Хъбъл да бъде измерена по-прецизно.

„Изображенията на квазари, които се появяват четири пъти, са много редки – може би има само 50 до 100 в цялото небе, а и не всички са достатъчно ярки, за да бъдат измерени“, каза Бирър. „Системите с двойни лещи обаче, се срещат пет пъти по-често.“

Новите резултати от системи с две лещи, комбинирана с три други предварително измерени системи с четири лещи, поставят стойността на константата на Хъбъл на 72,5 километра в секунда на мегапарсек; (в (km/s)/Mpc),  като това е в съгласие с други измервания на близката Вселена, но все още е с около 8% по-високо от измерванията на по-старата или ранната Вселена.

Тъй като новата техника се прилага към повече системи, изследователите ще могат да се ориентират в точната разлика между измервания на отдалечената (или ранна) Вселена и близката (по-нова) Вселена.

Точното измерване на константата на Хъбъл помага на учените да разберат нещо повече от това колко бързо се разширява Вселената. Стойността е задължителна, когато се определя възрастта на Вселената и физическия размер на далечните галактики. Той също така дава на астрономите данни за количеството тъмна материя и тъмната енергия във Вселената.

Така и така си тук …

… искаме да те помолим за услуга. Ние сме малка независима редакция, което значи, че сами си решаваме какво да правим и за какво да пишем. Нямаме абсолютно никакви зависимости към рекламодатели, собствениците ни не са милионери, нямаме никакви взаимоотношения с политици или пък бизнесмени. Никой не редактира редактора. Никой не „насочва“ мнението ни. Затова ти можеш да ни подкрепиш. Ако ни четеш редовно и смяташ, че статиите, които качваме са полезни, интересни или забавни, може да натиснеш бутона по – долу и да дариш сума по свое усмотрение.