Одне з найбільших відкриттів в історії астрономії — те, що Всесвіт розширюється. Але питання «як швидко?» виявилось не таким простим, як здавалося. Центральною величиною для розуміння цього процесу є стала Хаббла — константа, яка встановлює зв’язок між відстанню до галактики та швидкістю її віддалення від нас. Попри те, що її визначення здається елегантно простим, точне значення цієї величини вже кілька десятиліть викликає напруження в науковому середовищі.
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
