Учените са притеснени, че вселената се разширява по-бързо от нормалното

Учени потвърдиха, че вселената се разширява с по-голяма скорост, отколкото съвременната физика може да обясни, въз основа на прецизни измервания на галактичен куп, разположен на повече от 300 милиона светлинни години от Земята.

През последните десетилетия астрономите са убедени, че Вселената, която е започнала като концентрация на маса и енергия в ограничено пространство, днес представлява грандиозно разпределение на галактики, разпръснати в разширяващата се празнота.

Как и защо се е случило това, зависи от физични явления, които едва разбираме – от квантови полета на инфлация, преодоляващи слабата гравитационна сила, до мистериозна отблъскваща енергия, наречена тъмна енергия, както и до форма на привличане, която също се противопоставя на обичайното ни разбиране.

Комбинирайки всички тези фактори, учените са изградили модел на разширяваща се Вселена, осеянa с бавни клъстери от видима и невидима материя, разпръснати с предвидима скорост, известна като константа на Хъбъл.

Нови измервания потвърждават космологичното напрежение

За да проверят този модел, астрономите просто трябва да измерят скоростта, с която галактиките се отдалечават от нас. Но има един проблем – различните методи за измерване на константата на Хъбъл дават различни резултати, което поражда така нареченото "напрежение" в космологията. Това несъответствие е отново потвърдено като сериозен проблем.

"Напрежението вече се превръща в криза," споделя Даниел Сколнник от Университета Дюк, ръководител на екипа, който повторно проверил измерванията на близкия галактичен куп.

Данните от спектроскопичния инструмент за тъмна енергия (DESI) са използвани в предишно изследване за измерване на връзката между разширението на пространството и точната дистанция до купа Кома – огромна концентрация от над 1000 известни галактики, намираща се на около 320 милиона светлинни години.

Сигурността в тази връзка е от ключово значение за правене на по-точни изчисления на разстояния до още по-отдалечени обекти във Вселената, създавайки своеобразна "стълба" от измервания, която води все по-далеч.

"Екипът на DESI свърши трудната част, но първото стъпало на тяхната стълба липсваше," обяснява Сколнник. "Знаех как да го добавя и че това ще ни даде едно от най-прецизните измервания на константата на Хъбъл, които някога сме имали. Затова зарязах всичко друго и се фокусирах върху този проблем."

Сколнник и неговият екип са използвали спектъра на дузина свръхнови от тип Ia – звезди, които експлодират с характерна яркост, позволяваща точно определяне на разстоянието им. По този начин те потвърдили, че купът Кома се намира на 321 милиона светлинни години – точно в центъра на предишните оценки.

С по-голяма увереност в това разстояние се постига и по-голяма прецизност при изчисляването на скоростта на разширяване на пространството, която е определена на 76,5 километра в секунда на мегапарсек. Това съвпада с други измервания, базирани на близките звезди. За съжаление, тази стойност е значително различна от измерванията, базирани на древната светлина от началото на Вселената, които сочат далеч по-ниска скорост от 67,4 километра в секунда на мегапарсек.

Голямото предизвикателство пред съвременната космология

Защо съществува това разминаване остава една от най-големите загадки в съвременната космология. Надеждата е, че с усъвършенстването на различните методи, учените ще успеят или да открият критична грешка в досегашните предположения, или да разкрият нова физика, която ще обясни разширението на Вселената по нов начин.

"Стигнахме до момент, в който сериозно предизвикваме моделите, които използваме от две десетилетия, и осъзнаваме, че те просто не съвпадат с данните," коментира Сколнник.

"Това може да промени изцяло разбирането ни за Вселената и е вълнуващо! Космологията все още крие изненади, и кой знае какви нови открития предстоят?"

Това изследване е публикувано в научното списание The Astrophysical Journal Letters.