Что ученым известно о возрасте и расширении Вселенной?

Данные, полученные с помощью нового космологического телескопа Атакама в Чили еще больше разжигают и без того горячую дискуссию в астрономическом сообществе о возрасте и скорости расширения Вселенной. Эта тема является предметом активного обсуждения среди исследователей, применяющих различные астрономические инструменты и методы. Так, с помощью нового космологического телескопа ученые изучали «самый старый свет в наблюдаемой Вселенной» и пришли к выводу, что Большой Взрыв произошел 13,77 миллиардов лет назад, плюс-минус 40 миллионов лет. Но почему они так решили?

Перед вами Млечный Путь, вращающийся над тасманийским озером, в неподвижных водах которого отражались сияющие звезды. Измерение малых вариаций поляризационных свойств реликтового излучения (красный и синий цвета на снимке) показывают возраст Вселенной. На изображении охвачен участок неба в 50 раз превышающий ширину Луны

Сколько лет нашей Вселенной?

Чем глубже мы заглядываем в космический океан, тем быстрее галактики удаляются от нас. Выдающийся американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил это в 1929 году и с тех самых пор исследователи скрупулезно пытаются облачить эту скорость в цифры – постоянную Хаббла. На сегодняшний день существует два ведущих подхода определения возраста Вселенной. Один из них сопоставляет расстояние до локальных переменных (цефеид) и взрывающихся (сверхновых) звезд, другой – предлагает посмотреть на состояние космоса вскоре после Большого Взрыва и использовать понимание законов физики ранней Вселенной чтобы предсказать постоянную Хаббла.

Макс Планк, немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой физики, также придерживался второго подхода. Он изучал реликтовое излучение (космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение) – первый свет, который пронесся через пространство, после того, как Вселенная достаточно остыла и в ней начали образовываться нейтральные атомы водорода – что составляет около 380 000 лет жизни космоса.

Свет омывает Землю почти равномерным свечением на микроволновых частотах, а его температурный профиль составляет всего 2,7 градуса выше абсолютного нуля – подробнее о том, что это такое читайте в нашем материале. Но в этом сигнале можно обнаружить мельчайшие отклонения, а также то, как свет становится искривленным или поляризованным когда приближается к нам. Одна из крупиц полученный информации и является значением постоянной Хаббла.

6-метровый телескоп Атакама в Чили исследует реликтовое излучение

Работа, участие в которой приняли астрономы из разных стран мира, опубликована на сервере препринтов arXiv (там публикуются работы, не до конца прошедшие экспертную оценку). Согласно полученным результатам, постоянная Хаббла равняется 67,6 километрам в секунду на мегапарсек – мегапарсек это 3,26 миллионов световых лет.

Расширение Вселенной увеличивается на 67,6 км в секунду на каждые 3,26 миллионов световых лет. Примечательно, что число, полученное с применением планковского метода, равняется 67,5. Но разве подобные подходы не должны давать похожие результаты? Как пишет BBC News, эксперименты были достаточно разными, но в чем именно?

Расширение Вселенной

Вычисления Планка как бы «происходят» в космосе, но мы с вами находимся на Земле, а значит, наблюдаем меньшие угловые масштабы и наши вычисления просто не могут быть одинаковыми. Со временем, из-за неопределенности в измерениях, разрыв между двумя методами стал непреодолимым. При этом нельзя исключать того, что оба метода в чем-то ошибочны, или, возможно, существует какая-то новая физика, которую ни одна из сторон не поняла.

Каждый раз, когда мы смотрим на звезды – мы видим прошлое

Возможно, существуют небольшие смещения в наборах данных, полученных вследствие изучения реликтового излучения или взрывов сверхновых звезд (или и того и другого), которые не учитываются полностью. Но по мере того, как инструменты и методы наблюдения становятся лучше, понять, нам все труднее понять что происходит на самом деле. Альтернатива заключается в том, что во Вселенной есть нечто фундаментальное, чего мы не понимаем.

Профессор Изобель Хук из Ланкастерского университета, Великобритания.

Существует несколько теорий, которые пытаются объяснить это несоответствие – согласно одной из них, дополнительное раннее расширение во Вселенной делает реликтовое излучение «мерилом» других физических величин. Но и с этими теориями есть проблемы. Авторы исследования признают, что не знают, на чьей находятся стороне, но спор очень увлекательный.