Возможно, мы живем в пузыре. Но вряд ли это самое странное что вы слышали о нашей Вселенной. Теперь, среди бесчисленного множества теорий и гипотез, появилась еще одна. Новое исследование представляет собой попытку разрешить одну из самых сложных загадок современной физики: почему наши измерения скорости расширения Вселенной не имеют смысла? По мнению авторов статьи самое простое объяснение заключается в том, что наша галактика находится в области низкой плотности Вселенной – это значит, что большая часть пространства, которое мы ясно видим через телескопы, является частью гигантского пузыря. И эта аномалия, пишут исследователи, вероятно, мешает измерениям постоянной Хаббла – постоянной величине, которая используется для описания расширения Вселенной.
Если наша галактика, как и тысячи других ближайших галактик находятся в пузыре, то это может помочь правильно рассчитать постоянную Хаббла
Постоянная Хаббла — это величина, которая показывает, насколько быстро от нас отдаляются другие галактики в ходе расширения Вселенной. О том, как быстро она расширяется, можно почитать в этом материале.
Как развивалась Вселенная?
Попробуйте представить, как будет выглядеть пузырь в масштабах Вселенной. Это довольно трудно, так как большая часть пространства – это космос, с горсткой галактик и звезд, рассеянных в пустоте. Но точно так же, как области в обозримой Вселенной, где материя плотно кучкуется или наоборот располагается далеко друг от друга, звезды и галактики собираются вместе с разной плотностью в разных частях космоса.
Реликтовое излучение (или космическое микроволновое фоновое излучение) – это тепловое излучение, которое образовалось в ранней Вселенной и равномерно ее заполняет – позволяет ученым практически с идеальной точностью определить однородную температуру Вселенной вокруг нас. Сегодня мы знаем, что эта температура равна 2,7К (Кельвин – температурная шкала, где 0 градусов – это абсолютный ноль). Однако, как пишет Space.com, при ближайшем рассмотрении можно заметить небольшие колебания этой температуры. Модели того, как Вселенная развивалась с течением времени, предполагают, что эти крошечные несоответствия в конечном итоге породили бы более менее плотные области пространства. И такого рода областей низкой плотности было бы более чем достаточно, чтобы исказить измерения постоянной Хаббла так, как это происходит прямо сейчас.
Абсолютный ноль — это термин, обозначающий полную остановку движения молекул. Температуры абсолютного нуля достичь невозможно. В 1995 году это пытались сделать Эрик Корнелл и Карл Виман, но при охлаждении атомов рубидия, у них ничего не получилось. Именно поэтому у единицы изменения температуры по Кельвину нет отрицательных значений.
Как измеряют постоянную Хаббла?
Существует много теорий, способных объяснить различия постоянной Хаббла
Сегодня существуют два основных способа измерения постоянной Хаббла. Один из них основан на чрезвычайно точных измерениях реликтового излучения, которое кажется однородным во всей нашей Вселенной, поскольку было сформировано вскоре после Большого взрыва. Другой способ основан на сверхновых и пульсирующих переменных звездах в соседних галактиках, известных как цефеиды. Напомним, что цефеиды и сверхновые обладают свойствами, которые позволяют точно определить, как далеко они находятся от Земли и с какой скоростью удаляются от нас. Астрономы использовали их, чтобы построить «лестницу расстояний» до различных ориентиров в наблюдаемой Вселенной. Эту же “лестницу” ученые использовали чтобы вывести постоянную Хаббла. Но поскольку за последнее десятилетие измерения цефеид и реликтового излучения стали более точными, стало понятно, что данные не сходятся. А наличие разных ответов как правило означает, что существует что-то чего мы не знаем.
Итак, на самом деле речь идет не просто о понимании текущей скорости расширения Вселенной, но и о понимании того, как развивалась и расширялась Вселенная и что все это время происходило с пространством-временем.
Тысячи галактик в объективе телескопа Хаббл
Галактики в пузыре
Некоторые физики полагают, что существует некая «новая физика», определяющая диспропорцию – нечто такое во Вселенной, чего мы не понимаем и что является причиной неожиданного поведения космических объектов. По мнению автора исследования Лукаса Ломбризера, новая физика была бы очень захватывающим решением проблемы постоянной Хаббла, но она обычно подразумевает более сложную модель, которая требует четких доказательств и должна быть подкреплена независимыми измерениями. Другие ученые считают, что проблема кроется в наших расчетах.
Решение, предложенное в новой статье, которая будет опубликована в журнале Physics Letters B в апреле 2020 года, заключается в том, чтобы предположить, что вся наша галактика, а также несколько тысяч ближайших галактик, находятся в пузыре, где мало материи – звезд, газовых и пылевых облаков. По мнению автора исследования, пузырь диаметром 250 миллионов световых лет, содержащий примерно половину плотности остальной вселенной, мог бы примирить разные цифры скорости расширения Вселенной.
