Некоторые ученые считают, что новые попытки уточнить скорость расширения Вселенной с момента Большого Взрыва (постоянная Хаббла) способны трансформировать современные теории физики. Идея заключается в том, что, измеряя отдаленность объектов в разные моменты времени, можно вычислить, насколько быстро они отдаляются от нас, а значит мы получим скорость вселенского расширения. Однако невероятно сложно придерживаться точности при таких больших дистанциях. За эту работу взялся профессор Грегожц Пьетжински из Варшавской академии наук.
Его измерения попадают в диапазон килопарсеков, что эквивалентно около 3262 световым годам. Это только первый шаг. Его цель – измерить геометрические расстояния к ближайшим галактикам, чтобы откалибровать цефеиды. Речь идет о типе переменной звезды, которая в течение определенного временного промежутка излучает яркость. Ученые используют их для оценки дистанций от Земли в диапазоне 100 мегапарсек (миллиард триллионов километров). И все это лишь часть наблюдаемой Вселенной, способной составлять около 28000 мегапарсеков диаметре.
С помощью цефеид можно откалибровать расстояния к сверхновым, а от них добраться к наиболее отдаленным местам во Вселенной и уточнить постоянную Хаббла.
Небольшие ошибки
Проблема в том, что при таком огромном количестве ссылок небольшие неточности способны существенно отразиться на финальном расчете. Различные космические аппараты и техника выводили разные значения постоянной Хаббла. Классический метод (цефеиды и сверхновые) предоставляет более высокий показатель, что не сходится с измерением Планка. Это важно, ведь может намекать на то, что современные теории физики ошибочны. Если да, то придется переосмыслить всю физику!
Чтобы сократить неопределенность, профессор работает над уточнением измерения расстояния к ближайшей галактике – Большое Магелланово Облако. Для этого он изучает двойные звезды, затмевающие друг друга. Результаты уже радуют. С помощью волнового измерения (интерферометрия) исследователи способны калибровать угловой диаметр звезд, показывающих расстояние в сочетании с линейными диаметрами.
Сверхновые
Одних цефеид не хватит, чтобы различать огромные дистанции. Поэтому ученые подключают класс взрывоопасных звезд, именуемых сверхновой I типа. В Млечном Пути таких объектов нет, поэтому используются относительно близкие цефеиды в качестве первого этапа оценки масштабов. Цефеиды в 10000 раз слабее сверхновых, поэтому мост дистанций от них к сверхновым слишком маленький.
Проблема в том, что сверхновые Ia не всегда одинаковые и у нас все еще нет точного понимания механизма их взрыва. К примеру, их свет способен пересекать пространство и поглощаться по-разному. Важно понять, что используемая светимость сверхновых всегда остается одной и той же. Чтобы решить эту проблему, исследователи проекта USNAC воспользовались космическим телескопом Хаббл для изучения галактик со сверхновыми на УФ-снимках. Это позволяет определить количество пыли, оставшейся на линии видимости сверхновой, и оценить, каким образом она влияет на яркость. Более точные измерения сверхновых вместе с уточнением показателей цефеид позволят полноценно раскрыть историю Вселенной, а также дать подсказки к изучению роли темной энергии.
Однако даже при учете пыли мы все еще сталкиваемся с некоторыми неопределенностями. Например, сложно понять, влияют ли звездные свойства сверхновой на ее яркость. Состав также со времен способен меняться. Определение темной энергии сказывается на оценке космологической постоянной – предложенное Эйнштейном число для измерения количества присутствующей в пространстве энергии. Не все так страшно, но в подобных вычислениях даже мелкие детали имеют значение.
Квазарные линзы
Существуют и альтернативные методы. Некоторые исследователи сейчас используют свет от квазаров, гравитационно искаженных галактиками, лежащими между квазарами и Землей. Квазары – крайне отдаленные и активные галактики, которые в тысячи раз превосходят яркость Млечного Пути. Лучи света огибают объекты и прибывают к нам с разным временем. Эта задержка напрямую связана с постоянной Хаббла.
Команда ученых регулярно использует крупные телескопы, чтобы следить за квазарами в течение нескольких месяцев. Они трансформируют временные задержки в космологические параметры. Пока неясно, какой из способов позволит найти ответ. Но несоответствие все еще говорит о том, что мы не понимаем космологическую загадку или астрофизики сталкиваются с неизвестными источниками ошибки.