Обнаружена главная загадка существования Вселенной

Американские астрономы уточнили постоянную Хаббла, которая оказалась равной 74,03 километра в секунду на мегапарсек. Это значение, характеризующее скорость расширения Вселенной, оказалось выше предыдущих оценок. Такой результат может свидетельствовать о существовании физических законов за пределами текущих космологических моделей. Препринт статьи опубликован в репозитории arXiv.

Для вычисления постоянной Хаббла (H) ученые воспользовались методом стандартных свечей, заключающимся в измерении расстояния до объектов на основе их видимой яркости и известной светимости. Такими объектами являются цефеиды — пульсирующие переменные звезды, чья светимость находится в строгой зависимости от периода изменения блеска. Ученые рассчитали светимость 70 цефеид в Большом Магеллановом Облаке (БМО).

Полученные данные позволили откалибровать шкалу внегалактических расстояний. Астрономы уточнили дистанции до сверхновых типа Ia — другого типа стандартных свечей (они позволяют определить расстояние до более далеких галактик) — и определили H с меньшей систематической неопределенностью (на 2-15 процентов). При этом исследователи комбинировали оценки расстояний до цефеид в БМО с результатами измерения тригонометрических параллаксов до объектов в Млечном Пути, а также дистанций до переменных двойных звезд и источников микроволнового излучения (мазеров) в галактике M 106.

Разница между новым значением H в локальной Вселенной (в окрестностях Млечного Пути) и постоянной Планка в общепринятой космологической модели «Лямбда-CDM» (ΛCDM) составила 6,6 километра в секунду на мегапарсек или 4,4 сигма (сигмой обозначают среднеквадратическое отклонение).

Постоянная Хаббла связывает расстояние до объекта со скоростью его удаления. Согласно данным, полученным космической обсерваторией Planck при измерении космического микроволнового фона (этот метод позволяет проследить за эволюцией Вселенной после Большого взрыва), значение константы составляло 67,31 километра в секунду на мегапарсек. Несогласованность значений постоянной Хаббла, полученных различными методами, свидетельствует о неполном соответствии ΛCDM наблюдаемым данным.

На настоящее время космологическая модель ΛCDM является наиболее точным описанием эволюции и крупномасштабной структуры Вселенной. Она математически описывает эволюцию плоской Вселенной, возникшей после Большого взрыва и имеющей ненулевую положительную космологическую постоянную (лямбда-член). Модель объясняет наблюдаемую структуру реликтового излучения (космического микроволнового фона), распределение галактик во Вселенной, обилие водорода и других легких атомов, а также скорость расширения вакуума.