Во вселенной происходит самая загадочная из всех загадок. Измерения скорости космического расширения различными методами продолжают приводить к противоречивым результатам. Ситуация была названа «кризисом».

Проблема основана на том, что всем известно как постоянная Хаббла. Названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла, она показывает, как быстро расширяется Вселенная на разных расстояниях от Земли. Используя данные спутника Planck Европейского космического агентства (ESA), ученые оценивают скорость в 67.4 километра в секунду на мегапарсек. Но расчеты с использованием пульсирующих звезд, называемых цефеидами, показывают, что она составляет 73.4 км / с / Мпк.

Если первое число верно, это означает, что ученые измеряли расстояния до далеких объектов во Вселенной неправильно в течение многих десятилетий. Но если второе верно, то исследователям, возможно, придется принять существование экзотической, новой физики Вселенной. Понятно, что астрономы очень обеспокоены этим несоответствием.

Что непрофессионал должен сделать из этой ситуации? И насколько важна эта разница, которая для посторонних выглядит незначительной? Чтобы выяснить причину столкновения, Live Science вызвали Барри Мадора, астронома из Чикагского университета и члена одной из команд, проводящих измерения постоянной Хаббла.

Проблема начинается с самого Эдвина Хаббла. Еще в 1929 году он заметил, что более отдаленные галактики удаляются от Земли быстрее, чем их более близкие коллеги. Он обнаружил линейную зависимость между расстоянием, на котором объект находится от нашей планеты, и скоростью, с которой он удаляется.

«Это означает, что происходит что-то жуткое», — сказал Мадор в интервью Live Science. «Почему бы нам быть центром вселенной? Между всем создается все больше и больше пространства».

Хаббл понял, что вселенная расширяется, и она, кажется, делает это с постоянной скоростью — отсюда и постоянная Хаббла. Он измерил значение около 501 км / с / Мпк — почти в 10 раз больше, чем измеряется в настоящее время. За прошедшие годы исследователи усовершенствовали этот показатель.

По словам Мадора, в конце 1990-х годов ситуация стала еще более странной, когда две группы астрономов заметили, что отдаленные сверхновые были более тусклыми и поэтому находились дальше, чем ожидалось. Это указывало на то, что не только расширялась вселенная, но и ускорялась ее расширение. Астрономы назвали причину этого загадочного явления темной энергией.

Признав, что Вселенная делает что-то странное, космологи обратились к следующей очевидной задаче: измерить ускорение с максимально возможной точностью. Делая это, они надеялись проследить историю и эволюцию космоса от начала до конца.

Мадор сравнил эту задачу с выходом на ипподром и взгляд на бегущих по полю лошадей. По этой информации мы должны определить, где все лошади стартовали и кто из них победит? Это не возможно.

На этот вопрос может показаться невозможным ответить, но это не помешало ученым попробовать. Последние 10 лет зонд Планк измеряет космический микроволновый фон, отдаленное эхо Большого взрыва, которое дает снимок ранней вселенной — 13 миллиардов лет назад. Используя данные зонда, космологи смогли определить постоянную Хаббла с высокой степенью точности.

«Это красиво, но «это противоречит тому, что люди делали в течении последних 30 лет», — сказал Мадор.

В течение этих трех десятилетий астрономы также использовали телескопы для наблюдения за далекими цефеидами и вычисления постоянной Хаббла. Эти звезды мерцают с постоянной скоростью в зависимости от их яркости, поэтому исследователи могут точно сказать, насколько яркой должна быть цефеида, исходя из ее пульсаций. Глядя на то, насколько тусклы звезды на самом деле, астрономы могут рассчитать расстояние до них. Но оценки постоянной Хаббла с использованием цефеид не совпадают с оценками Планка.

Расхождения могут выглядеть довольно небольшим, но каждая точка зрения является довольно точной. «Разные стороны исследователей указывали друг на друга пальцами, говоря, что их оппоненты ошиблись и результаты не верны», — сказал Мадор.

Но, добавил он, каждый результат также зависит от большого числа предположений. Возвращаясь к аналогии со скачками, Мадор сравнил результаты с попыткой выяснить победителя. При этом мы должны определить, какая из лошадей устанет первой, а какая в конце получит внезапный прилив энергии, а какая поскользнется на мокрой траве из-за вчерашнего дождя и многие другие переменные, которые трудно определить.

Если Цефеиды ошибаются, это означает, что астрономы все это время неправильно измеряли расстояния во Вселенной, сказал Мадор. Но если Планк ошибается, то возможно, что новая и экзотическая физика должна быть введена в космологические модели Вселенной, добавил он. Эти модели включают в себя различные параметры, такие как число типов субатомных частиц, известных как нейтрино, и они используются для интерпретации данных со спутника о космическом микроволновом фоне. По словам Мадора, чтобы согласовать данные, параметры должны быть изменены, но большинство физиков пока не готовы это сделать.

В надежде предоставить другую точку зрения, которая могла бы стать посредником между двумя сторонами, Мадор и его коллеги недавно посмотрели на свет красных гигантских звезд. Эти объекты достигают одинаковой максимальной яркости в конце своей жизни, а это означает, что, как и в случае с цефеидами, астрономы могут посмотреть, насколько тусклыми они кажутся с Земли, чтобы получить точные данные о расстоянии, и, следовательно, вычислить постоянную Хаббла.

Результаты, опубликованные в июле, предоставили число прямо между двумя предыдущими измерениями: 69.8 км / с / Мпк. По словам Мадора, исследователи пока не открывают шампанское. «Мы хотим сделать перерыв», сказал он. «Но это не говорит о том, что эта сторона или другая сторона правы».

«Много пены лежит на исследователях, которые настаивают на том, что они правы», сказал он. «Это достаточно важное решение, но это займет время».

На фото — Изображение Большого Магелланова Облака, полученное наземным телескопом. Врезанное изображение было получено космическим телескопом Хаббл и показывает галактическое скопление, изобилующее переменными цефеидами, классом звезд, которые регулярно мерцают. Используя эту частоту пульсаций, ученые вычислили скорость расширения Вселенной, но это число не совпадает со значениями, полученными из других космических явлений, таких как эхо Большого взрыва, известного как космическое микроволновое фоновое излучение.