Що таке стала Хаббла?

Стала Хаббла, названа на честь астронома Едвіна Хаббла, є коефіцієнтом у лінійному рівнянні, що пов’язує швидкість галактики з її відстанню від спостерігача:

швидкість = H₀ × відстань

Тут H₀ — це й є стала Хаббла, що вимірюється в кілометрах за секунду на мегапарсек (км/с/Мпк). Один мегапарсек — це близько 3,26 мільйона світлових років.

Еволюція чисельного значення H₀

Коли Хаббл вперше опублікував свої результати у 1929 році, він оцінив сталу як 500 км/с/Мпк — значно завищене значення через обмежену точність тогочасних вимірювань. Упродовж наступних десятиліть ця оцінка зазнала суттєвих корекцій. До 1960-х років наукове співтовариство розділилося на два табори: одні вважали правильним значенням 100 км/с/Мпк, інші — 50 км/с/Мпк.

Вирішення цієї суперечки стало одним із головних завдань космічного телескопа Хаббл (HST), запущеного в 1990 році. У 2001 році команда астрономів, використовуючи HST, опублікувала результат: 72 км/с/Мпк. Здавалося, що нарешті досягнуто консенсусу.

Напруженість Хаббла

Проте вже у 2010-х роках стало очевидно, що справа далеко не завершена. Незалежні вимірювання сталої Хаббла за допомогою спостереження космічного мікрохвильового фону (КМФ) — відлуння Великого вибуху — дали інше значення: близько 68 км/с/Мпк. Водночас «локальні» методи (тобто вимірювання відстаней і швидкостей ближчих галактик) продовжують давати результати в діапазоні 71–73 км/с/Мпк.

Ця розбіжність отримала назву «напруженість Хаббла». Вона не зникає навіть за покращення точності вимірювань і врахування різних джерел похибки. І хоча різниця здається невеликою, її наслідки мають фундаментальне значення. Вона може свідчити про недоліки сучасної космологічної моделі або навіть натякати на нову фізику — наприклад, змінні властивості темної енергії або існування нових частинок.

Можливі пояснення розбіжностей

Існує кілька гіпотез, які намагаються пояснити «напруженість Хаббла»:

Систематичні похибки в одному або обох методах вимірювання.

Недосконалість стандартної моделі ΛCDM, яка описує сучасний Всесвіт.

Вплив нових фізичних процесів, як-от ранні епохи розширення Всесвіту, що не враховуються сучасними теоріями.

Дослідники намагаються розв’язати цю проблему, використовуючи нові незалежні методи вимірювання: спостереження гравітаційних хвиль, аналіз наднових типу Ia, дослідження галактичних кластерів та космічних обсерваторій нового покоління.

Парадоксально, але що точніше ми вимірюємо сталу Хаббла, то глибші питання постають. Чи стане «напруженість Хаббла» провісником нової епохи в космології? Чи навпаки — ми просто ще не врахували якусь тонку деталь? Відповідь може змінити наше розуміння Всесвіту в найглибшому сенсі.

Данило Ігнатенко

The post Як швидко розширюється Всесвіт? first appeared on Wake Up Media — наука, історія, мистецтво, психологія.

Що таке квазар?

Квазар (скорочення від квазізоряне радіоджерело) — це надзвичайно яскравий астрономічний об’єкт, розташований у центрі далекої галактики, який випромінює величезну кількість енергії завдяки процесу акреції матерії на надмасивну чорну діру. Матерія, що падає на чорну діру, спіралізується в акреційний диск, нагріваючись до мільйонів градусів і випромінюючи інтенсивне світло в різних діапазонах — від радіохвиль до рентгенівського випромінювання.

Ці об’єкти настільки яскраві, що можуть затьмарювати всі зірки галактики, в якій вони розташовані, і залишатися видимими навіть на відстані мільярдів світлових років.

Відкриття: зоря, яка виявилася не зорею

У 1950-х роках перші радіоогляди неба виявили об’єкти, які виглядали як звичайні зірки, проте мали потужне радіовипромінювання. Найяскравіший з них — 3C 273 — став об’єктом глибокого інтересу. У 1963 році астроном Мартен Шмідт проаналізував його спектр і виявив червоне зміщення, що свідчило про віддаленість на понад два мільярди світлових років. Це означало, що 3C 273 світиться приблизно в 100 разів яскравіше, ніж будь-яка інша галактика, відома на той час. Таким чином, новий клас об’єктів був відкритий: квазари.

Фізичні характеристики квазарів

Однією з найбільших загадок була їхня компактність: їхня яскравість змінювалася впродовж кількох днів, що свідчило про дуже малі розміри — не більші за Сонячну систему. Водночас їхня світність перевершувала світність трильйонів зірок. Це здавалося парадоксальним, доки не було запропоновано модель гравітаційної акреції на надмасивну чорну діру.

У цьому механізмі матерія, що падає на чорну діру, перетворює гравітаційну енергію на випромінювання з ефективністю, що значно перевищує ядерні реакції в зірках. Така модель була незалежно запропонована радянськими астрономами Яковом Зельдовичем і Ігорем Новіковим, а також Едвіном Солпітером.

Дискусії і остаточне визнання

Деякі астрономи не одразу погодились із тим, що квазари знаходяться на таких величезних відстанях. Альтернативні гіпотези (наприклад, локальні джерела з незвичайними властивостями) були запропоновані, але не витримали критики. Лише в 1980-х роках стало зрозуміло, що квазари розміщені в ядрах далеких галактик, що підтверджувалося спостереженням слабких зоряних гало навколо них. Таким чином, червоне зміщення дійсно відображало космологічну відстань.

Квазари та активні ядра галактик

До 1965 року було встановлено, що квазари є лише верхівкою айсберга ширшого класу об’єктів — активних ядер галактик. Серед них:

• Сейфертівська галактика — ближчі й менш яскраві об’єкти;
• Квазізоряні об’єкти (QSO) — квазари без сильного радіовипромінювання;
• Блазари — джерела з направленим прямо на нас струменем (джетом) частинок, що рухаються зі швидкістю, близькою до світлової.

Усі ці об’єкти, попри відмінності, мають спільну суть: надмасивну чорну діру в центрі, що активно поглинає матерію.

Сучасне значення та дослідження

Квазари стали незамінними маяками далекого Всесвіту, що дозволяють вивчати:

• Структуру Всесвіту на великих масштабах;
• Формування та еволюцію галактик;
• Фізику чорних дір;
• Міжгалактичне середовище, через яке проходить світло від квазарів.

Квазари — це своєрідні «чорні скриньки» епох раннього Всесвіту, які містять інформацію про те, як утворювались перші галактики та як розгорталася космічна історія.

Данило Ігнатенко

The post Квазари: вогні на краю Всесвіту first appeared on Wake Up Media — наука, історія, мистецтво, психологія.