Нашата вселена се разширява, но двата ни основни начина да измерим колко бързо се случва това разширяване водят до различни отговори. През последното десетилетие астрофизиците постепенно се разделят на два лагера: един, който смята, че разликата е значителна, и друг, който смята, че може да се дължи на грешки в измерването.

Последните изследвания на известния астроном Уенди Фрийдман (Wendy Freedman) от Университета на Чикаго показват, че може да няма никакъв конфликт между различните измервания на скоростта, с която Вселената се разширява, така че може изобщо да не съществува т.нар. напрежение на Хъбъл. Това, което тя и нейните колеги извършват, е да разгледат нов метод за определяне на тази скорост въз основа на пиковата яркост на звездите червени гиганти.

Фрийдман прави някои базови измервания на скоростта на разширяване на Вселената, които водят до по-висока стойност на константата на Хъбъл. Но в нова рецензионна статия, приета за Astrophysical Journal , Фрийдман дава преглед на най-новите наблюдения. Нейното заключение - последните наблюдения започват да запълват празнината.

Тоест в крайна сметка може да няма конфликт и нашият стандартен модел на Вселената не трябва да бъде значително модифициран.

Скоростта, с която Вселената се разширява, се нарича константа на Хъбъл, наречена на името на Едуин Хъбъл, на когото се приписва откриването на разширяването на Вселената през 1929 г. Учените искат да определят точно тази скорост, тъй като константата на Хъбъл е обвързана с възрастта на Вселената и как тя еволюира с течение на времето.

Непреодолима на пръв поглед сянка се появи през последното десетилетие, когато резултатите от двата основни метода за измерване започват да се различават. Но учените все още обсъждат значението на несъответствието.

Един от начините за измерване на константата на Хъбъл е чрез разглеждане на много слабата светлина, останала от Големия взрив, наречена космически микровълнов фон. Това е правено както в космоса, така и на земята. Учените могат да включат тези наблюдения в своя „стандартен модел“ на ранната Вселена и да го пуснат напред във времето, за да предскажат каква трябва да бъде константата на Хъбъл днес. Те получават отговор от 67,4 километра в секунда на мегапарсек, това означава, че за всяко разстояние от 1 мегапарсек (един парсек е 3,3 светлинни години) скоростта, с която една галактика се отдалечава от нас, е 67,4 км/сек.

Другият метод разглежда звездите и галактиките в близката Вселена и измерва разстоянията до тях и колко бързо се отдалечават от нас. Фрийдман е водещ експерт по този метод в продължение на много десетилетия. През 2001 г. нейният екип прави едно от забележителните измервания с помощта на космическия телескоп "Хъбъл" на звезди, наречени цефеиди. Стойността, която откриват, е 72. Фрийдман продължава да измерва цефеидите през годините, като всеки път преглежда все повече данни от телескопа. Обаче през 2019 г. тя и нейните колеги публикуват отговор, базиран на съвсем различен метод, използващ звезди, наречени червени гиганти. Идеята им е да се проверят цефеидите с независим метод.

Червените гиганти са много големи и светещи звезди, които винаги достигат една и съща пикова яркост, преди бързо да избледнеят. Ако учените могат точно да измерят действителната или присъща пикова яркост на червените гиганти, те могат да измерват разстоянията до техните галактики-приемници, съществена, но трудна част от уравнението. Ключовият въпрос е колко точни са тези измервания.

Първата версия на това изчисление през 2019 г. използва една много близка галактика за калибриране на светимостите на червените гигантски звезди. През последните две години Фрийдман и нейните сътрудници преглеждат данните за няколко различни галактики и популации от звезди. „Сега има четири независими начина за калибриране на светимостите на червените гиганти и те се съгласуват с точност до 1% един с друг“, отбелязва Фрийдман. "Това ни показва, че това е наистина добър начин за измерване на разстоянието"

Резултатът от последните измервания е, че константата на Хъбъл H0 се оказва 69,8 км/сек./Mpc. Тази стойност съответства добре на 67,4 км/сек./Mpc, които сателитът Планк е определил въз основа на космическото микровълново фоново излъчване (CMB) от ранната Вселена. Но също така е доста близо до 72 км/сек./Mpc, което се определя от свръхнови тип Ia и цефеиди в локалната вселена - всъщност стойността H0 на Фрийман е някъде между тях (по-близо до стойността на Планк). Фрийман смята, че между разнопосочните стойности изобщо няма конфликт, но че в крайна сметка всички те ще бъдат някъде между тях, така че да кажем 70 км/сек./Mpc. И това означава, че изобщо не е необходима нова физика, която да обясни напрежението на Хъбъл. Ако напрежението на Хъбъл продължава и не са допуснати инструментални грешки, тогава очевидно преобладаващият модел на Ламбда-CMB на Вселената няма да е достатъчен и е необходима допълнителна „нова физика“, както се нарича. Но това може да не е необходимо. Фрийман смята, че новите измервания, включително с космическия телескоп Джеймс Уеб, който ще бъде пуснат през есента, в крайна сметка трябва да го решат.

Справка: "Measurements of the Hubble Constant: Tensions in Perspective." Wendy Freedman, et al. The Astrophysical Journal, 2021.

Cosmic Expansion: A mini review of the Hubble-Lemaˆıtre tension
Francis-Yan Cyr-Racine
Department of Physics and Astronomy, University of New Mexico, 210 Yale Blvd NE,
Albuquerque, NM 87106 USA, arXiv:2105.09409v2 [astro-ph.CO] 21 May 2021

Източник: 'There may not be a conflict after all' in expanding universe debate
University of Chicago