Нещо във Вселената не е „както трябва“

преди 6 месеца

Това показват последните супер прецизни измервания

Публикация на „Live Science“

Нещо във Вселената не е „както трябва“. Или поне не съответства на всичко, което физиците знаят. Звездите, галактиките, черните дупки и всички други небесни тела се отдалечават едно от друго все по-бързо. Предишни измервания в нашия „местен квартал“ на Вселената откриват, че днес тя се разширява по-бързо, отколкото в началото. Въз основа на най-добрите научни познания за Вселената това не би трябвало да е така .

Ако техните измервания на т.нар. константата на Хъбъл са точни, това означава, че сегашният модел, базиран на познатите физически закони, не може да обясни това, което наблюдаваме – природата на фундаменталните частици трябва да е различна или да се случва нещо странно, което е породено от непозната тайнствена субстанция, наричана „тъмна енергия“. В неотдавнашно проучване, публикувано на 22 януари в списание „Monthly Notices“ на Кралското астрономическо общество, учените са измерили константата на Хъбъл по съвсем нов начин, потвърждавайки, че всъщност Вселената се разширява все по-бързо.

 „Става нещо интересно“

За да обяснят как Вселената еволюира от малък, горещ и плътен къс плазма до огромното пространство, което виждаме днес, учените са използвали модела „Ламбада“  (Lambda Cold Dark Matter – LCDM). Моделът описва свойствата на тъмната материя, която упражнява гравитационно привличане, но не излъчва светлина и „тъмната енергия“, която изглежда, се противопоставя на гравитацията. LCDM може успешно да обясни структурата на галактиките и космическия микровълнов фон – първата светлина на Вселената, както и количеството водород и хелий във Вселената, но не може да обясни защо тя се разширява по-бързо сега, отколкото в миналото.

Това означава, че или моделът „Ламбада“ е погрешен, или че не измерваме ускорението точно.

„Целта на новия метод е да определи ускорението на разширението, около което се води дебат“, заявява за „Live Science“ Саймън Бирър (Simon Birrer), изследовател от  Калифорнийския университет в Лос Анджелис. Засега измерванията подкрепят несъответствието и може би е нужна нова научна хипотеза.

За да определят точно константата на Хъбъл, досега учените са използвали няколко различни метода. Някои са наблюдавали свръхнови в „нашия местен галактически квартал“ (както астрономиите наричат близката част на Вселената). Други са разчитали на Цефеидите – вид звезди, които пулсират и редовно променят яркостта си. Трети са изучавали космическото фоново излъчване.

Последното изследване използва техники, които се базират на светлина, идваща от квазарите – изключително мощни галактики, задвижвани от черни дупки, за да сложат край на съмненията

„Независимо колко внимателно е проведен даден експеримент, винаги може да има някакъв ефект, който да е вграден в различните инструменти, използвани, за да се направи това измерване. Така че, когато се появява нов екип, който ползва съвсем различни инструменти и получава съшия резултат, може спокойно да се заключи, че не става въпрос за сериозен дефект в техниките. Нашата увереност, че се случва нещо наистина интересно във Вселената, нараства ”,

казва Адам Рийс, нобелов лауреат и изследовател в STScI (Балтимор) и в Университета Джон Хопкинс, който не е участвал в проучването.

Двойно виждане

Новата техника работи на следния принцип: Когато светлината от квазар преминава през галактика, разположена по пътя ѝ, гравитацията от галактиката кара тази светлина да се „огъне гравитационно“, преди да достигне до Земята. Галактиката действа като леща и мултиплицира светлината на квазара в множество снопове – най-често два или четири в зависимост от подреждането на квазарите по отношение на галактиката. Всеки от тези снопове изминава път с малко по-различно разстояние около галактиката.

Двойно разделен квазар. Снимката е направена от телескопа „Хъбъл“
Публикация на Live Science

Квазарите обикновено не блестят както повечето звезди. Поради това, че материя потъва в централните им черни дупки, те променят яркостта си в периоди с продължителност от часове до милиони години. Така, когато изображението на квазара е разделено на множество снопове, които преминават по светлинни пътеки с различна дължина, всяка промяна в яркостта на квазара ще доведе до леко несъответствие в трептенията на различните снопове, тъй като светлината от на някои от тях изминава малко по-дълъг път, преди да достигне до Земята.

От това несъответствие учените биха могат да определят точно на какво разстояние от нас са квазарът и галактиката, през която минава светлината. За да изчислят каква е константата на Хъбъл, астрономите сравняват това разстояние с червеното преместване на светлината, идваща от обекта (промяната на дължината на вълната на светлината по посока на червения край на спектъра, което показва до каква степен светлината, идваща от обекта, се е разтегнала поради разширяването на Вселената).

Системи от светлина, които създават четири снопа или визуални копия на квазар, са правени и в миналото. Но в новия доклад Бирър и неговите сътрудници демонстрират успешно, 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 позволи константата на Хъбъл да бъде измерена по-прецизно. „Изображенията на квазари, които се разделят на четири, са много редки – може би има само 50 до 100 в цялото небе, а не всички са достатъчно ярки, за да бъдат измерени“, заявява Бирър пред „Live Science“. „Системите с двойно пречупени галактически „лещи“ обаче се срещат много по-често – степенувано на 5.“

Новите резултати от двойно разделената система, комбинирана с три други предварително измерени системи с четворно разделение, показват, че стойността на константата на Хъбъл е 72.5 километра в секунда на мегапарсекс. Това е в съгласие с други измервания в „нашия местен квартал“ на Вселената, но е с около 8% по-високо от измерванията от далечната Вселена (тази, която виждаме такава, каквато е била преди милиарди години). Тъй като новата техника се прилага към повече системи, изследователите ще могат да изчислят точната разлика между константата в отдалечените (или ранни) части от Вселената и в по-скорошните и по-близки до нас.

„Най-важното е да се придвижим от точката, при която казваме „да, тези неща не отговарят на конвенционалните научни схващания“, до тази, когато ще имаме точна мярка на степента на това несъответствие, защото в крайна сметка това ще бъде ключът, който ще позволи да се изгради теория, която да обясни какво се случва ”, заявява Рийс пред „Live Science“.

Точното измерване на константата на Хъбъл ще помогне на учените да разберат нещо повече от това колко бързо се разширява Вселената. Стойността е наложителна за определянето на нейната възраст и на големината на далечните галактики. Това също така дава на астрономите сведения за количеството на тъмната материя и на тъмната енергия.

Колкото до обясняването на несъответствието между наблюдаваното ускорение в разширяването на Вселената и предвижданията на конвенционалния модел, очевидно ще са нужни нови по-нестандартни теории, но това вероятно ще се случи в по-далечно бъдеще.  

Етикети: * *