«Хаббл» раскрыл новые странности в скорости расширения Вселенной

Орбитальные обсерватории «Хаббл» и GAIA измерили точные расстояния до звезд-«маяков» в Млечном Пути и соседних галактиках, что позволило им найти новые расхождения в скорости расширения Вселенной сегодня и во время Большого взрыва. Их выводы были представлены в Astrophysical Journal.

«Пока непонятно, с чем связаны эти расхождения — с «новой физикой», ошибками при измерениях или нехваткой данных. Тем не менее различия в замерах никуда не исчезают, и в скором времени какая-то из теорий должна выиграть, а остальные — проиграть. Если победит «новая физика», нас ожидает полное переформатирование космологии», — комментирует открытие Томас Китчинг (Thomas Kitching), космолог из Университетского колледжа Лондона (Великобритания).

Еще в 1929 году знаменитый астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная не стоит на месте, а постепенно расширяется, наблюдая за движением далеких галактик. В конце XX века астрофизики обнаружили, изучая сверхновые первого типа, что она расширяется не с постоянной скоростью, а с ускорением. Причиной этого, как сегодня считают ученые, является темная энергия — загадочная субстанция, заставляющая пространство-время растягиваться все быстрее.

В июне 2016-го нобелевский лауреат Адам Рисс (Adam Reiss) и его коллеги, открывшие этот феномен, определили скорость расширения Вселенной, используя переменные звезды-цефеиды в соседних галактиках, расстояние до которых можно вычислить со сверхвысокой точностью.

Такое уточнение дало крайне неожиданный результат. Оказалось, что две галактики, разделенные расстоянием примерно в три миллиона световых лет, разлетаются со скоростью около 73 километров в секунду. Подобная цифра заметно выше, чем показывают данные, полученные при помощи орбитальных телескопов WMAP и Planck: 69 километров в секунду. Ее невозможно объяснить при помощи имеющихся у нас представлений о природе темной энергии и механизме рождения Вселенной.

Эти расхождения заставили космологов задуматься о двух возможных путях объяснения данной аномалии. С одной стороны, вполне возможно, что замеры телескопа Planck или расчеты Рисса и его коллег являются ошибочными или неполными. С другой — вполне допустимо и то, что свойства темной материи или темной энергии заметно изменились за время жизни Вселенной, что могло изменить скорость ее расширения.

Рисс и его коллеги проверили свои выводы в рамках новой серии наблюдений, в ходе которых использовали не только инструменты «Хаббла», но и зонд-«звездочет» GAIA, способный сверхточно измерять расстояния до почти всех светил в Млечном Пути.

Второй телескоп помог ученым тщательно проследить за тем, насколько яркими бывают цефеиды на разных расстояниях от Земли. Это позволило убрать практически все погрешности, связанные с вычислением расстояний до «межгалактических» светил такого рода, и примерно в три раза улучшить точность определения скорости расширения Вселенной.

Новые замеры «Хаббла» показали примерно такую же цифру, как и прошлые выкладки Рисса и его коллег: около 73,56 километра в секунду. Вероятность случайной ошибки, как отмечают ученые, составляет сейчас менее 0,01%. Это говорит о том, что расхождения в скорости расширения современной и древней Вселенной действительно существуют.

Пока зонд GAIA точно измерил координаты лишь пяти дюжин цефеид, расположенных рядом с Землей и достаточно ярких для наблюдений при помощи «Хаббла» и других телескопов.

Уже в ближайшие годы их число заметно вырастет, что позволит космологам достичь отметки в 1% погрешности при измерении скорости расширения Вселенной. Когда это произойдет, ученые смогут выяснить расхождение в замерах Planck и «Хаббла» и приблизиться к пониманию того, как менялась скорость расширения Вселенной в прошлом.