многоликая постоянная хаббла
1. Turning the Hubble tension into a crisis: New measurement confirms universe is expanding too fast for current models2. A Tale of Many Hubble ConstantsКосмологи говорят, что космология находится сейчас в состоянии кризиса, и это отлично (потому что должна появиться новая физика). Эти две статьи (популярная и обзорно-научная) объясняют, в чем суть кризиса и как простые подходы к его преодолению не работают. Как все знают, Вселенная расширяется; не в том смысле, что материя разлетается в разные стороны, а в том, что само пространство становится постепенно "шире". Представьте себе две точки в пустом межгалатическом пространстве на расстоянии ровно один метр друг от друга; подождите год и расстояние между ними увеличится примерно на размер одного атома гелия. Немного, но на огромных расстояних и за миллиарды лет набегает потихоньку. Постоянная Хаббла - это то, что точно измеряет скорость этого расширения. Скажем, если мы измерили ее значение как 70 km/s/mps, это значит, что для двух точек в пространстве на расстоянии мегапарсека (это очень много) это расстояние увеличивается на 70 километров (это очень мало) каждую секунду.Есть два способа измерить постоянную Хаббла: "локальный" и "глобальный". "Локальный" способ означает, что мы измеряем скорость, с которой убегают от нас галактики примерно в нашем районе Вселенной. Тут есть много сложностей, главные среди которых это как измерить с нужной точностью расстояние до этих галактик и их скорость. Для этого используют пульсирующие звезды-Цефеиды, про которые известна точная связь между периодом пульсации и светимостью (зная, сколько света выдает звезда и сравнивая с тем, сколько видим, оцениваем расстояние), и мегамазеры - облака газа, выдающие микроволновое излучение определенных частот (зная, насколько частота сдвинулась благодаря допплеровскому эффекту, оцениваем скорость относительно нас). После того, как оценили расстояние и скорость, надо еще учесть фактор собственного движения - т.е. скорость галактики не из-за расширения пространства, а из-за гравитационного притяжения внутри местного кластера галактик. Это тоже очень сложное дело. "Глобальный" метод оценивает постоянную Хаббла по развитию Вселенной в то время, когда она была очень молодой (первые 400 тысяч лет). От того времени осталось реликтовое излучение, которое пронизывает всю Вселенную и которое изучают с 1960-х. По определенным искажением, несиметтричным местам в этом излучении, измеряя, насколько оно "неаккуратненько", можно судить о том, какая модель развития Вселенной лучше подходит к экспериментальным данным. Разные модели по-разному показывают, как постоянная Хаббла меняется со временем (да, она не совсем "постоянная"), и какое значение она может иметь сейчас.Так вот, суть "кризиса Хаббла" в том, что долгие годы эти два метода измерения давали примерно одинаковую оценку, но в последние лет 10-15, с улучшением точности всех методов, они разошлись: "локальное" измерение дает около 73 км/сек/мегапарсек, а "глобальное" около 68. На данный момент неясно, как это противоречие уладить; можно, конечно, сказать, что нужные новые модели для "глобальной" оценки, но существующие модели дают отличное совпадение с измерениями в других областях, их нельзя просто так взять и выкинуть. Разница между 68 и 73 не столь уж велика, но она больше, чем погрешности, которые допускают согласно нашему пониманию лучшие измерения в каждом "лагере". Какие-то совершенно новые идеи в космологии должны, наверное, родиться благодаря этому кризису. Захватывает!
1. Turning the Hubble tension into a crisis: New measurement confirms universe is expanding too fast for current models
2. A Tale of Many Hubble Constants
Космологи говорят, что космология находится сейчас в состоянии кризиса, и это отлично (потому что должна появиться новая физика). Эти две статьи (популярная и обзорно-научная) объясняют, в чем суть кризиса и как простые подходы к его преодолению не работают.
Как все знают, Вселенная расширяется; не в том смысле, что материя разлетается в разные стороны, а в том, что само пространство становится постепенно "шире". Представьте себе две точки в пустом межгалатическом пространстве на расстоянии ровно один метр друг от друга; подождите год и расстояние между ними увеличится примерно на размер одного атома гелия. Немного, но на огромных расстояних и за миллиарды лет набегает потихоньку. Постоянная Хаббла - это то, что точно измеряет скорость этого расширения. Скажем, если мы измерили ее значение как 70 km/s/mps, это значит, что для двух точек в пространстве на расстоянии мегапарсека (это очень много) это расстояние увеличивается на 70 километров (это очень мало) каждую секунду.
Есть два способа измерить постоянную Хаббла: "локальный" и "глобальный".
"Локальный" способ означает, что мы измеряем скорость, с которой убегают от нас галактики примерно в нашем районе Вселенной. Тут есть много сложностей, главные среди которых это как измерить с нужной точностью расстояние до этих галактик и их скорость. Для этого используют пульсирующие звезды-Цефеиды, про которые известна точная связь между периодом пульсации и светимостью (зная, сколько света выдает звезда и сравнивая с тем, сколько видим, оцениваем расстояние), и мегамазеры - облака газа, выдающие микроволновое излучение определенных частот (зная, насколько частота сдвинулась благодаря допплеровскому эффекту, оцениваем скорость относительно нас). После того, как оценили расстояние и скорость, надо еще учесть фактор собственного движения - т.е. скорость галактики не из-за расширения пространства, а из-за гравитационного притяжения внутри местного кластера галактик. Это тоже очень сложное дело.
"Глобальный" метод оценивает постоянную Хаббла по развитию Вселенной в то время, когда она была очень молодой (первые 400 тысяч лет). От того времени осталось реликтовое излучение, которое пронизывает всю Вселенную и которое изучают с 1960-х. По определенным искажением, несиметтричным местам в этом излучении, измеряя, насколько оно "неаккуратненько", можно судить о том, какая модель развития Вселенной лучше подходит к экспериментальным данным. Разные модели по-разному показывают, как постоянная Хаббла меняется со временем (да, она не совсем "постоянная"), и какое значение она может иметь сейчас.
Так вот, суть "кризиса Хаббла" в том, что долгие годы эти два метода измерения давали примерно одинаковую оценку, но в последние лет 10-15, с улучшением точности всех методов, они разошлись: "локальное" измерение дает около 73 км/сек/мегапарсек, а "глобальное" около 68. На данный момент неясно, как это противоречие уладить; можно, конечно, сказать, что нужные новые модели для "глобальной" оценки, но существующие модели дают отличное совпадение с измерениями в других областях, их нельзя просто так взять и выкинуть. Разница между 68 и 73 не столь уж велика, но она больше, чем погрешности, которые допускают согласно нашему пониманию лучшие измерения в каждом "лагере". Какие-то совершенно новые идеи в космологии должны, наверное, родиться благодаря этому кризису. Захватывает!
2. A Tale of Many Hubble Constants
Космологи говорят, что космология находится сейчас в состоянии кризиса, и это отлично (потому что должна появиться новая физика). Эти две статьи (популярная и обзорно-научная) объясняют, в чем суть кризиса и как простые подходы к его преодолению не работают.
Как все знают, Вселенная расширяется; не в том смысле, что материя разлетается в разные стороны, а в том, что само пространство становится постепенно "шире". Представьте себе две точки в пустом межгалатическом пространстве на расстоянии ровно один метр друг от друга; подождите год и расстояние между ними увеличится примерно на размер одного атома гелия. Немного, но на огромных расстояних и за миллиарды лет набегает потихоньку. Постоянная Хаббла - это то, что точно измеряет скорость этого расширения. Скажем, если мы измерили ее значение как 70 km/s/mps, это значит, что для двух точек в пространстве на расстоянии мегапарсека (это очень много) это расстояние увеличивается на 70 километров (это очень мало) каждую секунду.
Есть два способа измерить постоянную Хаббла: "локальный" и "глобальный".
"Локальный" способ означает, что мы измеряем скорость, с которой убегают от нас галактики примерно в нашем районе Вселенной. Тут есть много сложностей, главные среди которых это как измерить с нужной точностью расстояние до этих галактик и их скорость. Для этого используют пульсирующие звезды-Цефеиды, про которые известна точная связь между периодом пульсации и светимостью (зная, сколько света выдает звезда и сравнивая с тем, сколько видим, оцениваем расстояние), и мегамазеры - облака газа, выдающие микроволновое излучение определенных частот (зная, насколько частота сдвинулась благодаря допплеровскому эффекту, оцениваем скорость относительно нас). После того, как оценили расстояние и скорость, надо еще учесть фактор собственного движения - т.е. скорость галактики не из-за расширения пространства, а из-за гравитационного притяжения внутри местного кластера галактик. Это тоже очень сложное дело.
"Глобальный" метод оценивает постоянную Хаббла по развитию Вселенной в то время, когда она была очень молодой (первые 400 тысяч лет). От того времени осталось реликтовое излучение, которое пронизывает всю Вселенную и которое изучают с 1960-х. По определенным искажением, несиметтричным местам в этом излучении, измеряя, насколько оно "неаккуратненько", можно судить о том, какая модель развития Вселенной лучше подходит к экспериментальным данным. Разные модели по-разному показывают, как постоянная Хаббла меняется со временем (да, она не совсем "постоянная"), и какое значение она может иметь сейчас.
Так вот, суть "кризиса Хаббла" в том, что долгие годы эти два метода измерения давали примерно одинаковую оценку, но в последние лет 10-15, с улучшением точности всех методов, они разошлись: "локальное" измерение дает около 73 км/сек/мегапарсек, а "глобальное" около 68. На данный момент неясно, как это противоречие уладить; можно, конечно, сказать, что нужные новые модели для "глобальной" оценки, но существующие модели дают отличное совпадение с измерениями в других областях, их нельзя просто так взять и выкинуть. Разница между 68 и 73 не столь уж велика, но она больше, чем погрешности, которые допускают согласно нашему пониманию лучшие измерения в каждом "лагере". Какие-то совершенно новые идеи в космологии должны, наверное, родиться благодаря этому кризису. Захватывает!
