Два вида измервания използват физиците, за да изчислят скоростта, с която се разширява Вселената. Резултатите обаче се разминават, което може да наложи да се внесат корекции в основния космологичен модел. Лиция Верде от университета на Барселона, която е автор на научна публикация по този проблем, го описва накратко като „да се опитваш да вденеш игла, но с космически мащаби“.
През това лято над сто учени си дадоха среща в Института по теоретична физика „Кавли“ към Калифорнийския университет. Целта на събирането беше да се очертае случващото се с разминаването в данните за скоростта на разширяване на Вселената, проблем, който засяга произхода, еволюцията и бъдещето на космическото пространство, малка част от което сме и ние. Изводите, направени по време на научната конференция, са публикувани в списание Nature Astronomy.
„Проблемът е в константата на Хъбъл (H0), параметър – чиято стойност всъщност не е точна константна, а се мени с течение на времето – показващ колко бързо се разширява Вселената в момента“, обяснява Лиция Верде, астрофизик от Университета на Барселона и водещ автор в научната публикация. „Съществуват различни начини за измерване на този параметър, като основно могат да бъдат разделени на два класа: такива, които се базират на данни за Късната Вселена (т.е. до най-близката до нас в пространството и времето) и такива, които отчитат ситуацията в Ранната Вселена. Двата типа измервания не показват абсолютно еднакви резултати“.
Класическият пример за измервания, отнасящи се за Късната Вселена са тези, които са плод на наблюдения за редовните пулсации на променливи звезди от класа Цефеиди. Такива наблюдения извършва преди един век астрономът Хенриета Суон Левит и те помагат на Едуин Хъбъл да изчисли разстоянията между галактиките, доказвайки през 1929 година, че Вселената се разширява.
Настоящите анализи на променливите цефеиди, базирани на наблюдения, извършвани от космически телескопи като „Хъбъл“, съвместно с други преки наблюдения на обекти в нашата космическа среда и по-далечни свръхнови звезди, показват, че стойността на H0 е приблизително 73,9 километра в секунда на мегапарсек (мегапарсека е астрономическа единица, еквивалентна на около 3,26 милиона светлинни години).
В същото време, измерванията, основаващи се на ситуацията в Ранната Вселена, показват средна стойност на H0 от 67,4 km/s/Mpc. Тези данни, получени от инструменти като сателита „Планк“ на Европейската космическа агенция, се явяват косвено изчислени на база стандартния космологичен модел (Lambda-CDM model), в който се приема, че Вселената е съставена от 5% атоми на нормална материя, 27% тъмна материя (съставена от частици, които все още не успяваме да регистрираме, но осигуряват допълнително гравитационно привличане, така че галактиките могат да се групират в клъстери и да са взаимно обвързани гравитационно) и 68% тъмна енергия, която е отговорна за ускоряване на темповете на разширение на Вселената.
„По-специално, тези измервания на ранната Вселена се фокусират върху най-ранния източник на светлина, които сме способни да наблюдаваме: космическият микровълнов фон, появил се когато Вселената е била на едва 380 000 година, в така наречената епоха на рекомбинация (когато протоните се рекомбинират с електрони и от това се образуват атоми)“, обяснява Лиция Верде.
Тя обръща внимание на следния значим факт: „Съществуват много различни и независими пътища (извършени с напълно различни инструменти и научни подходи) за измерване на стойността на H0 по отношение на Ранната Вселена; същото важи и за определянето ѝ за Късната Вселена. Интересното е, че всички измервания от един тип са взаимно съгласувани помежду си, при това с изключителна точност от 1-2%. Измерванията и за другия тип са също толкова съвпадащи. Но когато сравним измерванията за единия клас с тези на другия, възниква разминаването“.
„То също може да изглежда като малка разлика от едва 7%, но е съществено, като се вземе предвид, че става дума за търсен толеранс от 1-2% за константата на Хъбъл“, казва Лиция Верде и шеговито определя проблема, като „опит да вденем игла с космически мащаби: ухото на иглата е стойността на Н0, измерена в съвременната Вселена, а нишката са данните, пренесени през времето и достъпни за наблюдение от нас, но възникнали още в най-ранната Вселена – космическият микровълнов фон“.Освен това, трябва да се вземе предвид и още нещо важно: „Колкото по-малка е стойността на Н0, толкова по-стара е Вселената. Към момента възрастта ѝ от 13,8 милиарда години е изчислена, като се приема стойност за константата на Хъбъл от 67 или 68 km/s/Mpc; но ако настоящата стойност е 74 km/s/Mpc, то нашата Вселена следва да е по-млада: приблизително на 12,8 милиарда години“.
Авторите на научната публикация посочват, че наблюдаваната аномалия и разминаване в стойностите не зависят от инструментите и методите, използвани за измерване на Н0; няма грешка в източниците или такава, дължаща се на човешкия фактор. „Ако няма грешки в данните или измерванията, възможно ли е проблемът да е в модела?“, задават въпрос физиците.
„В крайна сметка, стойностите на H0 за Ранната Вселена се основават на стандартния космологичен модел, който е много добре вписващ се, доказал е, че е успешен. Все пак, дали е възможно да се опитаме да променим нещо малко, за да разрешим несъответствията? Разбира се, не можем да си позволим да подменяме характеристики на модела, които работят много добре“.
Ако данните продължават и занапред да потвърждават наличието на проблем, физиците-теоретици са близо до постигането на консенсус, че най-обещаващият начин за разрешаването му е да се модифицира стандартния космологичен модел в онази част, касаеща момента, точно преди да се роди светлината, наблюдавана в микровълновия космически фон, т.е. точно преди епохата на рекомбинацията (в която вече е съществувала 63% тъмна материя, 15% протони, 10% неутрони и 12% атоми).
Едно от вероятните – засега само предложено като идея – обяснения е, че малко след Големия взрив е възможно да е имало период на „интензивна тъмна енергия“, която да е разширила Вселената с по-бързи темпове, отколкото изчисленията до този момент допускат.
„Въпреки че така идея все още е много спекулативна, при наличието на толкова добре настроен модел, стойността на константата на Хъбъл, получена с измервания, базирани на Ранната Вселена, може да се доближат до настоящите измервания. Няма да бъде лесно, но по този начин ще успеем „да вденем иглата“, без да разбием онова, което работи перфектно в космологичния модел“, пише в заключение Лиция Верде.
-----------
За още новини харесайте страницата ни във Facebook>>>
0 коментара:
Публикуване на коментар