Ученые: Гравитационные волны углубили загадку расширения Вселенной

При помощи вспышки сверхновой и колебаний пространства-времени, порожденных слиянием нейтронных светил, ученые получили максимально точные на сегодняшний день данные по скорости расширения Вселенной. Последующие исследования в данном направлении помогут раскрыть самую главную космическую загадку. Статья на эту тему опубликована в популярном издании Nature Astronomy.

«Нам требуется ещё около 15 событий, чтобы измерить постоянную Хаббла с точностью в 1 процент. Естественно, качественными окажутся не все из них, но в итоге гравитационные волны нам дадут понять, почему происходят столь заметные расхождения в разных замерах скорости расширения Вселенной», — рассказали специалисты.

90 лет назад прославленный американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что наша Вселенная постоянно расширяется. Эта тема начала развиваться последователями, и в конце прошлого столетия ученые, наблюдая за сверхновыми первого типа, определили, что расширение происходит не с постоянной скоростью, а с ускорением. Современные эксперты считают, что это возможно благодаря «темной энергии» — плохо изученной субстанции, которая заставляет расширяться пространство-время, и с каждым разом всё быстрее.

Три года назад научная группа под руководством американского астрофизика Адама Рисса смогла определить точную скорость расширения Вселенной на сегодня. Для этого использовались переменные звезды-цефеиды, находящиеся в нашей и соседних галактиках, расстояние до которых можно вычислить с большой точностью.

С помощью этого уточнения удалось выяснить, что две галактики, расстояние между которыми составляет около 3 миллионов световых лет, разлетаются со скоростью 73 км/с. В 2019 году вышло в свет обновленное исследование, в котором скорость составляла уже выше — 74 км/с.

Команда Рисса провела замеры, которые оказались на 10 процентов выше, чем данные, полученные космическими телескопами WMAP и Planck. Их замеры зафиксировали скорость 69 км/с.

Расхождения в замерах заставили ученых думать о двух возможных путях объяснения этого процесса. Возможно, что замеры «Планка» или научной группы Рисса являются ошибочными или же сильно недоработанными. Но не исключается и то, что Вселенная на раннем этапе эволюции содержала в себе третью «темную» материю, которая отличается от известных ныне темной материи и энергии.

При помощи гравитационной обсерватории LIGO и нескольких оптических телескопов Кента Хотокезака, сотрудник Принстонского университета (Соединенные Штаты Америки), и его помощники впервые осуществили более-менее точные замеры скорости расширения Вселенной. Эта работа сделала загадку ещё более непонятной и захватывающей для научного мира.

Как рассказал специалист, в самый первый раз такие замеры произвели ещё в 2017 году, когда космический телескоп зафиксировал всплеск, рожденный слиянием двух нейтронных звезд, а наземные аппараты смогли определить его источник — галактику NGC 4993, находящуюся в созвездии Гидры.

Первые данные, которые были получены LIGO, оказались очень схожи с тем, что удалось раздобыть командой Рисса. Это событие ещё больше усилило утверждение ученых, что скорость расширения Вселенной меняется со временем. А научная группа Хотокезаки считает, что это может быть не обязательно именно так, исследовав не только гравитационные волны, но ещё и световые вспышки с выбросами материи, созданные данным явлением.

В рамках этих наблюдений подсобило исследователям то, что раскаленная плазма направлялась не в сторону нашей планеты, а немного в другую. Благодаря этому наблюдателям с Земли кажется, что поток движется со скоростью, которая превышает скорость света в четыре раза, что совсем не вяжется с теорией относительности.

Эти уточнения, как отметил профессор Хотокезака, очень удивили, так как они оказались более приближенными именно к теории Планка, а не к тому, что показала команда Рисса. Были более близки правды и другие оптические телескопы, которые наблюдали за микроволновым эхо Большого Взрыва.

Это может означать, что лауреат Нобелевской премии в своих расчетах ошибся, но это показывает и то, что точность «гравитационных» замеров так и остается низким — около 7 процентов. Эти результаты, как отмечает ученый, уже скоро изменятся.

Специалисты, работающие с LIGO и ViRGO, говорят о том, что обе обсерватории должны фиксировать в год около десяти таких событий. Опираясь на это заявление, можно надеяться, что в ближайшие два-три года в рамках наблюдений за слиянием нейтронных звезд можно найти точный ответ на вопрос о том, есть ли в природе «новая физика» в расширении Вселенной или нет.