Вселенная расширяется слишком быстро

Чрезвычайно точные измерения расстояния между Землей и скоплением галактик Coma предоставляют новые доказательства более быстрой, чем ожидалось, скорости расширения Вселенной. Автор: NOIRLab

Вселенная действительно, кажется, быстро расширяется. Даже слишком быстро. Новое измерение подтверждает то, что показали предыдущие — и весьма спорные — результаты: Вселенная расширяется быстрее, чем предсказывают теоретические модели, и быстрее, чем можно объяснить с помощью нашего нынешнего понимания физики.

Это несоответствие между моделью и данными стало известно как напряжение Хаббла. Теперь результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, дают еще более веские доказательства более высокой скорости расширения.

«Напряженность теперь перерастает в кризис», — сказал Дэн Сколник, возглавлявший исследовательскую группу.

Сколник, доцент физики в Университете Дьюка, объясняет это как попытку построить график роста Вселенной: мы знаем, какой у нее был размер при Большом взрыве, но как она достигла нынешних размеров? По его аналогии, детская картинка Вселенной представляет собой далекую Вселенную, изначальные семена галактик.

Текущий снимок Вселенной представляет локальную вселенную, которая содержит Млечный Путь и его соседей. Стандартная модель космологии — это кривая роста, соединяющая их. Проблема в том, что вещи не связаны.

«Это говорит о том, что в некотором смысле наша модель космологии может быть нарушена», — сказал Сколник.

Для измерения Вселенной необходима космическая лестница, представляющая собой последовательность методов, используемых для измерения расстояний до небесных объектов, причем каждый метод, или «ступенька», опирается на предыдущий для калибровки.

Лестница, которую использует Сколник, была создана отдельной группой с использованием данных спектроскопического прибора темной энергии ( DESI), который каждую ночь наблюдает более 100 000 галактик со своей точки наблюдения в Национальной обсерватории Китт-Пик.

Сколник понял, что эту лестницу можно закрепить ближе к Земле, указав более точное расстояние до скопления Волос Вероники, одного из ближайших к нам скоплений галактик.

«Сотрудничество DESI проделало самую сложную работу, в их лестнице не хватало первой ступеньки», — сказал Сколник. «Я знал, как это сделать, и я знал, что это даст нам одно из самых точных измерений постоянной Хаббла, которые мы могли получить, поэтому, когда вышла их статья, я бросил абсолютно все и работал над этим без остановки».

Чтобы получить точное расстояние до скопления Coma, Сколник и его коллеги использовали кривые блеска 12 сверхновых типа Ia внутри скопления. Подобно свечам, освещающим темный путь, сверхновые типа Ia имеют предсказуемую светимость, которая коррелирует с их расстоянием, что делает их надежными объектами для расчета расстояний.

Группа достигла расстояния около 320 миллионов световых лет, почти в центре диапазона расстояний, зафиксированных за 40 лет предыдущих исследований, что является обнадеживающим признаком точности ее результатов.

«Это измерение не предвзято по поводу того, как, по нашему мнению, закончится история напряженности Хаббла», — сказал Сколник. «Это скопление находится у нас на заднем дворе, его измерили задолго до того, как кто-либо узнал, насколько оно будет важным».

Используя это высокоточное измерение в качестве первой ступени, команда откалибровала остальную часть космической лестницы расстояний. Они пришли к значению постоянной Хаббла 76,5 километров в секунду на мегапарсек, что по сути означает, что локальная вселенная расширяется на 76,5 километров в секунду быстрее каждые 3,26 миллиона световых лет.

Это значение соответствует существующим измерениям скорости расширения локальной вселенной. Однако, как и все эти измерения, оно противоречит измерениям постоянной Хаббла с использованием предсказаний из далекой вселенной.

Другими словами: это соответствует скорости расширения Вселенной, которую недавно измерили другие команды, но не так, как предсказывает наше нынешнее понимание физики. Давний вопрос: ошибка в измерениях или в моделях?

Новые результаты команды Сколника вносят весомый вклад в подтверждение формирующейся картины, согласно которой корень противоречий, связанных с «Хабблом», кроется в моделях.

«За последнее десятилетие сообщество провело множество повторных анализов, чтобы проверить правильность первоначальных результатов моей команды», — сказал Сколник, чьи исследования постоянно подвергают сомнению постоянную Хаббла, предсказанную с помощью стандартной модели физики.

«В конечном итоге, даже несмотря на то, что мы меняем так много деталей, мы все равно получаем очень похожие цифры. Так что для меня это самое лучшее подтверждение, которое я когда-либо получал».

«Мы находимся на этапе, когда нам приходится очень жестко противостоять моделям, которые мы использовали на протяжении двух с половиной десятилетий, и мы видим, что все не соответствует действительности», — сказал Сколник.

«Это может изменить наши представления о Вселенной, и это волнительно! В космологии еще много сюрпризов, и кто знает, какие открытия будут дальше?»

Больше информации: Daniel Scolnic et al, The Hubble Tension in Our Own Backyard: DESI and the Nearness of the Coma Cluster, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ada0bd

Источник: Duke University