Космический спор на грани провала: почему данные о размерах Вселенной пошли друг на друга

В мире фундаментальной физики развернулась настоящая интеллектуальная дуэль, где на кону стоит сама модель устройства Вселенной. В центре внимания оказалась "постоянная Хаббла" — космологический параметр, описывающий темп расширения нашего пространства. Сегодня этот показатель превратился в "яблоко раздора": численные данные, полученные при изучении ранних этапов жизни космоса, катастрофически не совпадают с замерами, сделанными на основе объектов "поздних" эпох, таких как сверхновые звезды.

Фото: Designed by Freepik by freepik, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Иллюстрация магической фантастической черной дыры

Этот разрыв стал известен как "натяжение Хаббла" и достиг статистической значимости в 5 сигма. В переводе на язык науки это означает, что мы имеем дело не с погрешностью оборудования, а с фундаментальной ошибкой в нашем понимании реальности. Ученые встали перед трудным выбором: либо фундаментально переписать законы физики, либо принять существование скрытых системных сбоев в расчетах.

Гравитационный гул как лакмусовая бумажка Вселенной

Новое решение предложили исследователи, решившие использовать гравитационные волны - рябь на ткани пространства-времени, существование которой предсказал Эйнштейн. До сих пор астрофизики фокусировались на громких, "штучных" сигналах от отдельных слияний черных дыр. Однако команда под руководством Брайса Казинса из Университета Иллинойса предложила взглянуть на ситуацию масштабнее.

Речь идет о "стохастическом фоне" — коллективном, почти неразличимом гуле, который создают миллиарды слияний черных дыр по всей обозримой Вселенной. Интенсивность этого фона напрямую зависит от геометрии космоса: если Вселенная расширяется медленнее, ее объем оказывается больше, а значит, количество слияний и, как следствие, уровень "фонового шума" должны быть выше.

"Этот результат очень важен. Этот метод — инновационный способ повышения точности определения постоянной Хаббла с помощью гравитационных волн", — отметил в беседе с Pravda. Ru ученый Дмитрий Лапшин.

От единичных вспышек к фоновому шуму

Традиционный подход с использованием "стандартных сирен" требует фиксации конкретного события. Однако новый метод позволяет обходиться без детектирования каждого столкновения по отдельности. Это дает ученым принципиально независимый инструмент, свободный от влияния традиционной электромагнитной шкалы расстояний.

Даже тот факт, что мы пока не "слышим" этот фоновый шум в полном объеме, уже дает ценные данные. Само его отсутствие или уровень интенсивности, определенный приборами LIGO, Virgo и KAGRA, позволяет отсечь ряд гипотетических значений постоянной Хаббла, которые ранее считались допустимыми.

"Фоновый гравитационный шум зависит от скорости расширения. Более медленное расширение означает большие объемы, больше слияний и более громкий фон", — объяснил в интервью Pravda. Ru Алексей Руднев.

Что изменит апгрейд детекторов

Основной вызов для метода — текущие технологические ограничения и неопределенность в моделях распределения популяций черных дыр. Тем не менее, авторы исследования подчеркивают консервативность своих оценок. В ближайшие годы модернизация наземных интерферометров сделает этот "фоновый шум" отчетливо различимым сигналом.

Когда это произойдет, нижняя граница, установленная сегодня "методом исключения", превратится в точное измерение. Это может поставить финальную точку в вопросе о "натяжении Хаббла", позволив понять: имеем ли мы дело с новой физикой или ошибками интерпретации данных телескопов.

"Используя фоновый шум гравитационных волн, мы можем узнать о возрасте и составе Вселенной", — подчеркнул в беседе с Pravda. Ru Сергей Баранов.

Ответы на популярные вопросы о расширении Вселенной

Почему так сложно измерить скорость расширения?

Проблема кроется в методах измерения: разные инструменты и объекты наблюдения показывают разные результаты, что создает конфликт между данными ранней и поздней Вселенной.

Читайте также

• Морское чудовище в цифровом формате: как частица из другого мира попала в детектор
• То, что увидел телескоп: секреты ранней Вселенной
• Вселенная пошла коротким путем: первые галактики и их рост
• Вселенная на грани пересмотра: загадочные красные точки