Веднъж открихме, че Вселената се разширява. След това следващата научна стъпка беше да се определи скоростта или скоростта на това разширяване. Изминаха повече от 80 години, но все още не сме съгласни по този въпрос. Разглеждайки най-големите космически мащаби и изучавайки най-старите сигнали - заслепяването на Големия взрив и мащабните корелации на галактиките - получихме едно число: 67 km / s / Mpc.
Но гледайки отделни звезди, галактики, свръхнови и други директни указатели, получаваме различно число: 74 km / s / Mpc. Несигурността е много малка: ± 1 към първото число и ± 2 към второто число и остава статистически шанс от по-малко от 0,1% тези числа да бъдат съгласувани помежду си. Това противоречие е трябвало да бъде разрешено отдавна, но съществува още от началото на разширяването на Вселената.
През 1923 г. Едвин Хъбъл използва най-големия телескоп в света, за да търси нови звезди в други галактики. Вероятно не би било полезно да казваме „галактики“, защото тогава човечеството не беше сигурно в небесните спирали. Докато изучавал най-голямата от тях - М31, сега известна като мъглявината на Андромеда, той видял първата, а после втората и третата нова. Но четвъртата се появи на същото място като първата и това беше невъзможно, тъй като на новите им е необходимо векове или повече, за да се презаредят. Новият му се появи след по-малко от седмица. Развълнувано Хъбъл зачеркна първия „N“, който написа, и презаписа „VAR!“Той разбра, че това е променлива звезда и оттогава съществува физика на променливи звезди. Хъбъл успя да изчисли разстоянието до Андромеда. Той показа, че е точно извън Млечния път и очевидно е галактика. Това беше най-хубавото наблюдение на една-единствена звезда в историята на астрономията.
Оригиналният LP на Едвин Хъбъл разкрива променливата природа на звезда в Андромеда
Хъбъл продължи работата си, като наблюдава променливи звезди в много спирални галактики. Заедно с изместените им спектрални линии той започна да забелязва, че колкото по-далече е галактиката, толкова по-бързо се отдалечава от нас. Той не само откри този закон - известен като закон на Хъбъл - той беше първият, който измери скоростта на разширяване: параметър Хъбъл. Броят, който получи, обаче беше голям. Много голям. Толкова голям, че ако беше истина, би следвало, че Големият взрив се е случил точно преди два милиарда години. Очевидно никой не би повярвал на това, тъй като имаме геоложки доказателства, че само Земята е на повече от четири милиарда години.
Съставно изображение на западното полукълбо на Земята на повече от 4 милиарда години
Промоционално видео:
През 1943 г. астрономът Уолтър Бааде внимателно наблюдава променливи звезди извън Млечния път и забелязва нещо невероятно важно: не всички променливи цефеиди - типът, който Хъбъл използва за определяне на разширяването на Вселената - се държат еднакво. Вместо това имаше два различни класа. И изведнъж се оказа, че константата на Хъбъл изобщо не е толкова голяма, колкото е решил Хъбъл.
Измерванията на променливи звезди от Уолтър Бааде в Андромеда бяха най-важното доказателство за съществуването на две отделни популации на Цефеиди и позволиха параметърът Хъбъл да бъде сведен до по-значима стойност
Вместо това Вселената се разширява по-бавно, което означава, че отне повече време, за да достигне сегашното си състояние. За първи път Вселената надмина Земята по възраст и това беше добър знак. С течение на времето по-нататъшните усъвършенствания се увеличават и показателят на Хъбъл постепенно намалява, докато възрастта на Вселената продължава да се увеличава. В крайна сметка епохата дори на най-старите звезди потъва с възрастта на Вселената.
Как с времето се променят оценките на параметъра Хъбъл
Историята не свършва дотук. Знаете ли защо космическият телескоп Хъбъл беше наречен така? Не защото е кръстена на Едвин Хъбъл, който откри, че Вселената се разширява. По-скоро, защото основната му мисия беше да измерва параметъра Хъбъл или скоростта, с която Вселената се разширява. Преди пускането на телескопа през 1990 г. имаше два лагера, застъпващи напълно различни вселени: един, ръководен от Алън Сендаж, и вселена със скорост на разширение 50 км / с / Mpc и възраст от 16 милиарда години; другата е под ръководството на Жерар дьо Волеур и вселена със скорост на разширяване от 100 км / с / Mpc и възраст под 10 милиарда години. Тези два лагера бяха убедени, че противниковите лагери правят систематични грешки в своите измервания и че няма средна основа. Основната научна цел на космическия телескоп Хъбъл беше да се измери скоростта на разширяване веднъж завинаги.
И го постигна. 72 ± 8 km / s / Mpc беше крайният резултат от проекта. Днес има още по-малко грешки или неточности, както и напрежението между двата различни метода. Ако погледнете Вселената на най-големите мащаби, колебанията на космическия микровълнов фон и барионните акустични трептения в клъстерирането на галактика, ще получите по-малък брой: 67 км / с / Мп. Това не е най-благоприятният резултат, но по-високи стойности са напълно възможни.
Ако погледнете директни измервания на отделни звезди в нашата галактика, а след това на същите класове звезди в други галактики, а след това и на свръхнови, отвъд това, получавате по-висока стойност: 74 km / s / Mpc. Но систематична грешка в измерванията на близките звезди, дори грешка от няколко процента, може значително да намали това число дори до най-ниската предложена стойност. Тъй като мисията на ESA Gaia продължава да измерва паралакс с безпрецедентна точност от милиард звезди в нашата галактика, това напрежение може да се реши самостоятелно.
Днес ние знаем скоростта на разширяване на Хъбъл доста точно и два различни метода за извличането му изглежда дават противоречиви стойности. В момента се случват много различни измерения, всеки лагер се опитва да докаже своя случай и да открие грешките на другия. И ако историята ни е научила на нещо, можем да кажем, че, първо, ще научим нещо ново и интересно за същността на нашата Вселена, когато този въпрос бъде решен, и второ, този спор относно скоростта на разширяване очевидно няма да последно.
ИЛЯ КХЕЛ