Ученые предложили новый метод измерения скорости расширения Вселенной

Скорость расширения Вселенной уже столетие является одной из главных головоломок для астрофизиков. Сейчас эта скорость определяется постоянной Хаббла, но вокруг этого в научном мире царит определенное напряжение. Теперь ученые предложили новый вариант измерения скорости расширения Вселенной, основанный на странной звезде, смерть которой исследователи наблюдали пять раз.

• Физики озадачены загадочным космическим объектом, который в 10 миллионов раз ярче Солнца

Детали

В двух новых статьях, возглавляемых Патриком Келли из Университета Миннесоты, ученые успешно использовали новую технику определения скорости расширения Вселенной с помощью привлечения света от взрывающейся звезды, доставшегося до Земли несколькими извилистыми маршрутами через космическое пространство.

Один из авторов новых исследований Брэд Э. Такер из Австралийского национального университета отмечает, что примерно в 1908 году американская исследовательница Генриетта Левитт нашла способ измерить яркость звезды, которая называется цефеидой. Не то, насколько она яркая с Земли, что зависит от расстояния и других факторов, а насколько она яркая на самом деле. Цефеиды то ярче, то тускнеют в регулярном цикле и Левитт показала, что внутренняя яркость звезды связана с продолжительностью этого цикла.

Закон Левитт, как его сейчас называют, позволяет ученым использовать цефеиды в качестве "стандартных свечей": объекты, внутренняя яркость которых известна, а следовательно, расстояние до которых можно вычислить.

Чтобы объяснить это, Такер предлагает представить, что сейчас ночь и вы стоите на длинной темной улице, на которой всего несколько фонарей. А теперь представьте, что каждый столб с фонарем имеет одинаковый тип лампочки с одинаковой мощностью. Вы заметите, что отдаленные фонари выглядят более тусклыми, чем ближние.

Мы знаем, что свет слабеет пропорционально его расстоянию, согласно закону обратных квадратов света. Теперь, если вы можете измерить, насколько ярким кажется вам каждый свет, и если вы уже знаете, насколько ярким он должен быть, вы сможете определить, на каком расстоянии находится каждый световой столб.

В 1929 году другой американский астроном, Эдвин Хаббл, смог найти несколько этих звезд цефеид в других галактиках и измерить расстояние до них. На основе этих расстояний и других измерений он мог определить, что Вселенная расширяется.

Метод стандартной свечи позволяет нам измерять огромную Вселенную. Мы всегда ищем разные свечи, которые можно было бы лучше измерить и увидеть на гораздо большем расстоянии.

Некоторые недавние попытки измерить дальнюю Вселенную использовали цефеиды наряду с типом взрывающихся звезд, называемых сверхновыми типа Ia, которые также можно использовать как стандартную свечу.

Существуют также другие методы измерения постоянной Хаббла такие, как космический микроволновой фон – реликтовый свет или излучение, которое начало путешествовать по Вселенной вскоре после Большого взрыва.

Проблема в том, что эти два типа измерения отличаются почти на 10%. Астрономы называют эту разницу напряжением Хаббла и ищут новые методы измерения, чтобы ее решить. Здесь на помощь приходит сверхновая с названием Supernova Refsdal, которая помогла измерить скорость расширения Вселенной в новом исследовании.

В 2014 году ученые заметили несколько изображений одной и той же сверхновой — это было впервые, когда наблюдалась такая "линзированная" сверхновая (внезапно взрывающаяся звезда, увеличивающая свою светимость в миллиарды раз, засвечивая всю галактику. Этот взрыв можно наблюдать в течение нескольких недель). Ученые увидели одну и ту же звезду снова 5 раз, но как это возможно?

Свет от сверхновой исходил по всем направлениям, но он путешествовал сквозь пространство, искаженное огромными гравитационными полями огромного скопления галактик, искажающих часть траектории света таким образом, что в конце концов оно дошло до Земли по нескольким маршрутам. Каждая фиксация этой сверхновой достигала Земли другим путем через Вселенную.

Для объяснения этого эффекта Такер предлагает представить три поезда, отправляемые с одной станции одновременно. Однако один едет прямо к следующей станции, другой совершает широкое путешествие через горы, а третий через побережье. Все они отправляются и прибывают на те же станции, но совершают разные поездки, поэтому, хотя они отправляются одновременно, они прибывают в разное время.

Следовательно, исследователи видели ту самую сверхновую, которая взорвалась в определенный момент времени, но каждое изображение прошло другой путь. Глядя на прибытие на Землю каждого появления сверхновой звезды (одно из которых произошло в 2015 году, после того, как взорвавшаяся звезда уже была замечена), ученые смогли измерить время путешествия этого света, а следовательно и то, насколько Вселенная выросла, пока свет был в пути.

Это дало другое, но уникальное измерение роста Вселенной. Исследователи отмечают, что их данные ближе к тем, которые дает измерение космического микроволнового фона, а не измерение цефеид и сверхновых поблизости, хотя, казалось бы, должно быть наоборот.

Ранее мы сообщали, что в будущем жаждущие астронавты на Луне могли бы достаточно легко освежиться, засунув чашку лунной грязи в микроволновку. Хотя на Луне есть вода, просто подойти с чашкой и набрать ее не получится – она заперта в лунном грунте. Но достать ее оттуда гораздо легче, чем кажется.