Воспользовавшись причудой в пространстве и времени, впервые описанной Эйнштейном, космический телескоп Хаббл также намекнул, что наши теории о Вселенной далеко не полные.
Значительным космическим прорывом в истории стало осознание Эдвином Хабблом в 1925 году, что Вселенная пребывает не в статике, а расширяется. Астрономы использовали Хаббл, а также остальные аппараты (на земле и в космосе), чтобы точно зафиксировать эту скорость. Для этого пригодилась странность пространства и времени.
Мощное космическое линзирование происходит, когда свет прибывает из далекой точки во Вселенной и встречает на своем пути массивный объект. Такие «преграды», вроде галактик, заставляют пространство-время изогнуться и деформироваться. Это и было описано общей теорией относительности. Если выравнивание расположено как раз между нами и удаленным источником света, то массивный объект может создать пространственно-временную «линзу», которая и становится причиной увеличения и искажения света в пространстве.
Многочисленные линзированные изображения и искаженные дуги обычно наблюдаются при глубокой космической съемке. Хаббл использовал естественные линзы, чтобы усилить свой потенциал в рамках проекта Frontier Fields, всматриваясь дальше, чем позволяла оптика.
Но эти естественные увеличители в пространстве-времени можно использовать и для других целей. Например, последнее исследование проверяет фундаментальную константу, которая описывает неумолимое и ускоренное расширение Вселенной. Исследование назвали H0LiCOW.
Но эти линзы несовершенны. То есть, от одного и того же удаленного источника (например, древнего квазара) могут принимать свет различными путями вдоль разных областей деформированного пространства-времени. Вместо одного объектива их множество, собранные вместе. В этом случае Хаббл наблюдает за одним и тем же квазаром, но каждое изображение проходит через разные линзы в другом временном отрезке. Вот несколько примеров:
Хаббл наблюдал два ярких квазара, чьи высокоактивные галактические ядра производили яркое мерцание. Используя временную задержку мерцания в качестве точки измерения, исследователям удалось получить точное измерение космического расширения, подтвердив предыдущие данные постоянной Хаббла (число, определяющее скорость расширения).
«Наш метод – самый простой способ измерения постоянной Хаббла. Ведь здесь используется лишь геометрия и общая теория относительности», – сказал астроном Фредерик Курбин из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии.
Следуя данной методике, исследователи измерили константу с точностью в 3.8% – это наиболее точное измерение из всех. «Подобный замер числа Хаббла – это самый достойный подарок за последнее время», – сказала участник проекта Вивьен Бонвен.
Для предыдущих замеров брали цефеиды переменных звезд, чтобы проследить расстояния, и получить скорость расширения. Эти звезды отличаются по яркости, но очень предсказуемо, что и делает их отличными маяками. Новое исследование согласуется с предыдущими данными Хаббла, только они более точные и подтверждают, что Вселенная расширяется быстрее, чем предсказывают космические модели.
Наблюдения от космической обсерватории Планка, улавливающей микроволновое фоновое (реликтовое) излучение, согласуются с универсальными теориями. Измерения Планка представляют древнюю Вселенную после Большого взрыва, а замеры Хаббла показывают ее положение миллиарды лет спустя и быстроту расширения. Это доказывает, что мы до конца не понимаем, как функционирует космос.
«Постоянная Хаббла имеет решающее значение для современной астрономии, так как расширяет границы нашего понимания космоса. С ее помощью мы узнаем, состоит ли она из темной и обычной материи или же есть что-то еще», – говорит ведущий исследователь Шерри Сью из Института астрофизики Макса Планка.
