Нов подход дава нова стойност на константата на Хъбъл

Използвайки известните разстояния от 50 галактики до Земята, за да усъвършенстват изчисленията в константата на Хъбъл, изследователски екип, ръководен от астроном от университета в Орегон, оценява възрастта на Вселената на 12,6 милиарда години.

Подходите към датата на Големия взрив, който ражда Вселената, разчитат на математиката и изчислителното моделиране, използвайки оценки на разстоянието на най-старите звезди, поведението на галактиките и скоростта на разширяване на Вселената. Идеята е да се изчисли колко време ще отнеме всички обекти да се върнат в началото състояние.

Ключово изчисление за това е константата на Хъбъл, кръстена на Едвин Хъбъл, който за първи път изчислил скоростта на разширяване на Вселената през 1929 г. Друга скорошна техника използва наблюдения на остатъчната радиация от Големия взрив. Тя картографира неравности и трептене в космическото време – космическият микровълнов фон или КMB – и отразява условията в ранната Вселена, определени от константата на Хъбъл.

Въпреки това, методите стигат до различни изводи и различен резултат, заявява Джеймс Шомберт, професор по физика в Университета на Орегон. В статия, публикувана в Astronomical Journal, той и колегите му разкриват нов подход, който прекалибрира инструмент за измерване на разстоянието, известен като барионна връзка Тъли-Фишер, независимо от константата на Хъбъл.

„Проблемът с мащаба на разстоянията, както е известно, е невероятно труден, тъй като разстоянията до галактиките са огромни, а знаците за техните разстояния са слаби и трудно калибриращи“, каза Шомберт.

Екипът на Шомберт преизчислява подхода на Тъли-Фишер, използвайки точно определени разстояния при линейно изчисление на 50-те галактики като водачи за измерване на разстоянията на 95 други галактики. Вселената, отбеляза той, се управлява от поредица от математически модели, изразени в уравнения. Новият подход по-точно отчита масата и въртящите се криви на галактиките, за да превърне тези уравнения в числа като възраст и скорост на разширение.

Подходът на неговия екип определя константата на Хъбъл – скоростта на разширяване на Вселената – със 75,1 километра в секунда на мегапарсек, плюс-минус 2.3. Мегапарсек, обща единица за измервания, свързани с космоса, е равен на един милион парсека. Парсекът е около 3,3 светлинни години.

Всички постоянни стойности на Хъбъл по-ниски от 70, пише неговият екип, могат да бъдат изключени с 95-процентова степен на увереност.

Традиционно използваните измервателни техники през последните 50 години, казва Шомберт, поставят стойността на 75, но КMB изчислява скорост от 67. Техниката КMB, докато използва различни предположения и компютърни симулации, все още трябва да достигне същата оценка, казва той.

„Напрежението в полето възниква от факта, че не се случва“, казва Шомберт. „Тази разлика е много извън грешките на наблюдението и предизвиква голяма неразбория в космологичната общност.“

Изчисленията, направени от наблюденията на NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Sonda през 2013 г., поставиха възрастта на Вселената на 13,77 милиарда години, което за момента представлява стандартния модел на космологията на Големия взрив. Различните постоянни стойности на Хъбъл от различните техники обикновено оценяват възрастта на Вселената между 12 милиарда и 14,5 милиарда години.

Новото проучване, което се основава отчасти на наблюдения, направени с космическия телескоп „Шпицер“, добавя нов елемент за това как могат да се зададат изчисления за достигане на константата на Хъбъл, като се въведе чисто емпиричен метод, използвайки директни наблюдения, за да се определи разстоянието до галактики, казва Шомберт.

„Резултатът ни е сред високите на различните школи на космологията, което означава, че нашето разбиране за физиката на Вселената е непълно и имаме надеждата за нова физика в бъдеще“, казва той.