Гигантски „балон“, съдържащ нашата галактика, може да обясни защо константата на Хъбъл е нарушена

Цефеида променлива звезда RS puppis. (НАСА/ЕКА/Екип на наследството на Хъбъл/Сътрудничество Хъбъл-Европа/Х. Бонд)

Има проблем с ускоряващата се скорост на разширяване на Вселената.

По-конкретно, има проблем с това как измерваме скоростта на ускоряване на разширяването на Вселената, наречена Константа на Хъбъл . Имаме два основни метода за измерване на константата на Хъбъл и независимо колко пъти ги прилагаме, те винаги връщат различни резултати.

Това накара някои да предположат, че се нуждаем от нова физика, за да обясним несъответствието. Но теоретичният физик Лукас Ломбризер от Женевския университет в Швейцария предложи различен подход.

Според Ломбризър, ако галактиката Млечен път се носи в огромна кухина с ниска плътност в космоса, това може да обясни защо измерванията не съвпадат. Като коригираме нашите уравнения, за да отчетем тази разлика в плътността, бихме могли значително да намалим разликата в измерването.

Но преди да навлезем в това, трябва накратко да обясним двете измервания на константата на Хъбъл.

Първият се основава на космически микровълнов фон (CMB), слабото сияние на фоновата радиация, проникваща във Вселената, останало от Голям взрив . CMB е доста изчерпателно картографиран от редица проучвания, така че знаем, че има по-горещи и по-хладни региони, които съответстват на разширенията и свиванията на материята в ранната Вселена.

Те могат да бъдат изучавани, за да научите повече за историята на разширяването на Вселената. Въз основа на тази информация изчисленията на константата на Хъбъл обикновено връщат резултат от около 67,4 километра в секунда на мегапарсек.

Другият метод за достигане до константата на Хъбъл включва измерване на разстоянията до обекти с известна яркост, като изключително ярки свръхнови тип Ia и Цефеидни променливи звезди , вид звезда, която има известна връзка между яркостта и периодичните си пулсации.

Познаването на тяхната абсолютна яркост позволява на астрономите да изчислят разстоянието до тези обекти, тъй като яркостта избледнява с разстоянието с известна скорост; следователно понякога наричаме такива обекти като стандартни свещи .

Последният метод връща различна скорост на разширение от тази, която получаваме, когато се взираме в космическия микровълнов фон. Свръхнови тип Ia наскоро върна резултат от 72,8 километра в секунда на мегапарсек. Извънгалактични променливи цефеиди в галактики домакини на супернова Ia даде още по-див резултат - 74,03 километра в секунда на мегапарсек.

„Тези две стойности продължиха да стават по-точни в продължение на много години, като същевременно оставаха различни една от друга“, каза Ломбризер .

„Не беше необходимо много, за да предизвикаме научен спор и дори да събудим вълнуващата надежда, че може би си имаме работа с „нова физика“.“

Но стандартният модел свещ има слабост. The уравнения за изчисляване на разширяването на пространството приемете хомогенно разпределение на масата във Вселената. В големи мащаби това вероятно е повече или по-малко вярно - но в по-малки мащаби може да не е така.

И това може да повлияе на поведението на пространството около нас. Защото, ако нашата домашна галактика е в балон с ниска плътност, гравитационното привличане от обвивката с по-висока плътност извън балона би дало на галактиките, които тя дърпа, малко ускорение - карайки ги да изглеждат, че се движат по-бързо, отколкото предполага разширяването на Вселената.

„Ако бяхме в някакъв гигантски „балон“, каза Ломбризер , „където плътността на материята е била значително по-ниска от известната плътност за цялата Вселена, това би имало последствия върху разстоянията на свръхновите и в крайна сметка върху определянето на константата на Хъбъл.“

Това е не е за първи път е предложена такава динамика. Но това, което Ломбризър е направил, е математически да опише параметрите на балона, които биха довели до наблюдавания ефект.

Той изчисли, че ако се намираме в мехур от пространство с диаметър около 250 милиона светлинни години, с по-малко от половината плътност на масата на пространството около него, тогава стандартните изчисления на константата на Хъбъл за свещ ще бъдат по-съвместими с космическия микровълнов фон Константа на Хъбъл изчисления.

И ние знаем, че такива празнини с по-ниска плътност съществуват, защото Вселената е странно тромаво място. Млечният път е точно на ръба на едното . Диаметърът му е най-малко 150 милиона светлинни години, а може би 300 милиона светлинни години.

Въпреки това, преди да можем да обявим, че мистерията е разрешена, трябва да имаме предвид други скорошни изследвания установиха че локалната структура на Вселената няма ефект върху стандартните измервания на свещта на константата на Хъбъл.

Това все още не означава, че се нуждаем от нова физика. И все пак повече изследвания показват, че нашите разбирането на свръхновите тип Ia е погрешно и че може да сме изчислили погрешно тяхната яркост. Друго проучване предполага, че може да е имало друг вид тъмна енергия това предвидено допълнително ускорение в ранната Вселена .

Но Ломбризър вярва, че теорията му има крака.

„Вероятността да има такова колебание в тази скала е едно на 20 към едно на пет, което означава, че това не е фантазия на теоретици“, той каза .

„В необятната Вселена има много региони като нашия.“

Изследването е публикувано в Писма по физика B .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.