Кажется, Вселенная расширяется быстрее, чем должна.
И никто не знает почему, а новые сверхточные измерения расстояний только усугубили проблему.
Кликабельно
3 декабря человечество внезапно получило в свои руки информацию, которую мы хотели с незапамятных времен: точное расстояние до звезд.
«Введите название звезды или ее местоположение, и через секунду вы получите ответ», — сказал Барри Мадор , космолог из Чикагского университета и обсерваторий Карнеги, во время видеозвонка.
- В общем.
- он замолчал.
«Мы просто завалены этими данными», — сказала она.
Венди Фридман , космолог того же университета, жена и коллега Мадора.
«Невозможно преувеличить мое волнение по этому поводу», — сказал он по телефону.
Адам Рисс из Университета Джонса Хопкинса, получившего Нобелевскую премию в 2011 году за участие в открытии темной энергии.
«Давайте я переключусь на видео, чтобы показать вам, что меня так очаровалоЭ» Мы зашли в Zoom, чтобы он мог поделиться своим экраном, где были красивые графики, описывающие новые данные о расположении звезд. Эсобранные данные Космический корабль Гайя Европейское космическое агентство.
Последние шесть лет с высоты в полтора миллиона километров он без перерыва смотрит на звезды.
Телескоп измерил параллаксы 1,3 миллиарда звезд — крошечные изменения в видимом положении звезд, которые показывают их расстояние.
«Параллакс от Гайи — это самое точное измерение расстояний за всю историю», — сказал он.
Джо Бови , астрофизик из Университета Торонто.
И что лучше всего для космологов, так это то, что в новый каталог Гайи вошли особые звезды, расстояния до которых служат мерой для всех других, более далеких расстояний.
Поэтому новые данные мгновенно обострили самую большую проблему современной космологии: неожиданно быстрое расширение Вселенной, «хаббловское напряжение».
Напряжение вот в чем: исходя из известных компонентов Вселенной и управляющих ею уравнений, оказывается, что она следует расширить со скоростью 67 км в секунду на мегапарсек — то есть с каждым дополнительным мегапарсеком между нами и галактикой она должна улетать от нас на 67 км/с быстрее.
Однако фактические измерения постоянно превышают это значение.
Галактики улетают слишком быстро.
Это несоответствие наводит на мысль о том, что в космосе должен существовать какой-то неизвестный нам ускоряющий фактор.
«Было бы невероятно интересно открыть новую физику», — сказал Фридман.
«Я втайне надеюсь, что на этой основе можно будет сделать открытие».
Но нам нужно убедиться, что мы правы.
Предстоит проделать большую работу, прежде чем мы сможем сказать это недвусмысленно».
Эта работа включает в себя уменьшение возможных источников ошибок при измерении скорости расширения.
Самым крупным из этих источников стало расстояние до ближайших к нам звезд — и это расстояние было уточнено новыми данными о параллаксе.
Опубликовано в Астрофизическом журнале работа Команда Рисса использовала новые данные для уточнения темпов расширения.
Они нашли 73,2 км в секунду на мегапарсек, что согласуется с их предыдущими оценками, только теперь ошибка сократилась до 1,8%.
Это просто усиливает расхождение с прогнозируемым значением скорости 67. Фридман и Мадор планируют вскоре опубликовать свои собственные новые и улучшенные измерения этой величины.
Они тоже полагают, что новые данные только усилят, но не изменят их измерения, которые, хотя и меньше, чем у Рисса и других групп, все же оказались лучше, чем прогнозировалось.
С момента запуска Gaia в декабре 2013 года он опубликовал два огромных набора данных, которые произвели революцию в нашем понимании самых близких к нам частей космоса.
Однако предыдущие измерения параллакса Геи всех разочаровали.
«Когда мы посмотрели на первый выпуск данных» в 2016 году, «нам хотелось плакать», — сказал Фридман.
Непредвиденная проблема
Если бы параллаксы было проще измерить, революция Коперника могла бы случиться раньше.В 16 веке Коперник Предполагается, что Земля вращается вокруг Солнца [такие предположения высказывались задолго до него, но в Европе это было общепринято геоцентрическая система ].
Однако уже тогда астрономы знали о параллаксе.
Если бы Коперник был прав и Земля двигалась, то они ожидали бы, что положение звезд на небе изменится, точно так же, как фонарный столб, который вы видите, смещается относительно далеких холмов позади него, когда вы переходите улицу.
Астроном Тихо Браге не обнаружил подобных сдвигов и пришел к выводу, что Земля не движется.
И все же оно движется, и звезды движутся, хотя и очень мало, поскольку расположены очень далеко от нас.
Лишь в 1838 году немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель удалось обнаружить звездный параллакс.
Измерение углового сдвига звездной системы 61 лебедь по отношению к окружающим звездам Бессель пришел к выводу, что она находится на расстоянии 10,3 световых лет от нас [по образному выражению его современников, «впервые многое, брошенное в недра Вселенной, достигло дна» / ок.
переулок].
И его измерения отличались от истины всего на 10% — новые измерения Гайи говорят, что две звезды этой системы расположены на расстоянии 11,4030 и 11,4026 световых лет от нас, плюс-минус пару тысячных.
Система 61 Лебедя находится очень близко к нам.
Более типичные звезды Млечного Пути смещаются всего на сотые доли угловой секунды — это в сто раз меньше, чем пиксель на камере современного телескопа.
Для определения их движения требуется специализированное сверхстабильное оборудование.
«Гайя» была специально разработана для этой цели, но при включении телескопа возникла неожиданная проблема.
Телескоп работает, глядя одновременно в двух направлениях и отслеживая угловую разницу между звездами в двух областях видимости, объяснил он.
Леннарт Линдерген , один из авторов проекта Gaia в 1993 году и руководитель группы, анализируя новые данные о параллаксе.
Точные измерения параллакса требуют, чтобы угол между двумя полями зрения оставался постоянным.
Но в начале миссии ученые обнаружили, что это не так.
Телескоп слегка наклонился при вращении относительно Солнца, вызывая вибрацию в его движениях, имитируя параллакс.
Что еще хуже, этот сдвиг сложным образом зависел от местоположения объектов, их цвета и яркости.
Однако по мере сбора данных ученые обнаружили, что отличить ложный параллакс от реального будет проще.
Линдегрен и его коллеги смогли исключить большую часть колебаний телескопа из новых данных, а также разработали формулу, которую исследователи могут использовать для коррекции изменений параллакса в зависимости от местоположения, цвета и яркости звезды.
Поднимаясь по лестнице
Вооружившись новыми данными, Рисс, Фридман и Мадор и их команды смогли пересчитать скорость расширения Вселенной.В общих чертах, чтобы измерить скорость расширения, нам нужно понять, насколько далеки от нас галактики и как быстро они удаляются от нас.
Измерить скорость легко, но измерить расстояние сложно.
Самые точные измерения полагаются на комплексные " лестницы на космическое расстояние ".
Первая ступень покрыта "стандартными свечами" - звездами внутри и снаружи нашей Галактики с четко определенной яркостью, расположенными достаточно близко к нам, чтобы можно было измерить их параллакс - и это единственный способ измерить расстояние к объекту, не приближаясь к нему.
Затем астрономы сравнивают яркость этих стандартных свечей с яркостью более слабых, расположенных в близлежащих галактиках, чтобы вычислить их расстояние.
Это вторая ступень лестницы, выбранная потому, что они редкие.
и яркие взрывы Сверхновые типа Ia , астрономы могут измерить относительные расстояния до галактик, расположенных еще дальше, где также есть сверхновые типа Ia, уже более тусклые для нас.
Отношение скорости этих далеких галактик к их расстоянию дает скорость расширения пространства.
Поэтому параллакс имеет решающее значение для всей этой конструкции.
«Измените первый шаг — параллакс — и все последующие изменятся», — сказал Рисс, один из лидеров подхода «лестницы расстояний».
«Измените точность первого шага, изменится точность всего остального».
Команда Рисса использовала новый параллакс Гайи — 75. цефеида — пульсирующие переменные звезды, которые они выбрали в качестве предпочтительных стандартных свечей — чтобы перекалибровать свои измерения скорости расширения Вселенной.
Главные соперники Рисса в игре по лестнице на расстоянии, Фридман и Мадор, в последние годы начали утверждать, что у цефеид может быть смещение, которое влияет на верхние ступени лестницы.
Поэтому вместо того, чтобы полагаться на них, их команда объединяет измерения, основанные на различных стандартных свечах из набора данных цефеид Гайи.
Переменные типа RR Lyra, звезды с вершины ветви красных гигантов и т. д. углеродные звезды .
«Новые данные Gaia дают нам безопасную платформу», — сказал Мадор.
Она и Фридман отметили, что новые данные и формула их корректировки хорошо сочетаются друг с другом.
При использовании различных методов построения и анализа измерений точки на графике, обозначающие цефеиды и другие звезды, красиво ложатся на прямые линии, почти без колебаний, указывающих на случайные ошибки.
«Это говорит о том, что мы действительно получаем реальные данные», — сказал Мадор.
Теги: #астрономия #Популярная наука #физика #звезды #темная энергия #расширение вселенной #вселенная #Млечный Путь #параллакс #галактики
-
Шмидт, Мартен
19 Oct, 24 -
Лучшие Smm-Кампании В Twitter 2015 Года
19 Oct, 24 -
Node.js И Sqlite 3 Теперь Дружат
19 Oct, 24 -
Легче, Чем Кажется. Главы 6-7
19 Oct, 24 -
Офис Sup Глазами Провинциальных Дизайнеров
19 Oct, 24
