Главная Общество Наука

"Чандра" разобралась с постоянной Хаббла

Чрезвычайно важный космологический параметр - так называемая постоянная Хаббла, определяющая темпы расширения Вселенной, - был рассчитан независимым образом с использованием наблюдений космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" (Chandra). Новое значение находится в согласии с исследовательскими работами, опирающимися на прежние методы, что подтверждает их действенность на больших расстояниях и таким образом позволяет астрономам изучать самые ранние этапы эволюции Вселенной.

"Этот результат очень существенен, потому что именно из константы Хаббла определяются размеры Вселенной, ее возраст и то, сколько материи она содержит, - поясняет Массимилиано Бонаменте (Massimiliano Bonamente), работающий в Алабамском университете (University of Alabama) и Центре космических полетов имени Маршалла (Marshall Space Flight Center - MSFC) NASA, возглавляющий список ученых, подписавших статью с результатами исследований (она появится 10 августа в очередном выпуске "Астрофизического журнала" (Astrophysical Journal - ApJ)). - Астрономы должны абсолютно доверять этому значению, так как оно используется для бесчисленного множества вычислений".

Постоянная Хаббла рассчитывается путем измерения скорости (с помощью доплеровского эффекта) удаляющихся от нас объектов (галактик) и делится на разделяющую нас дистанцию. Большинство предыдущих попыток определить эту константу влекло за собой использование многошаговых схем измерения расстояний, то есть при таком подходе расстояние до близлежащих галактик используется как основание для того, чтобы определять расстояния более значительные. Типичный случай - это обращение к хорошо изученному типу пульсирующих звезд - например, переменным сверхгигантам цефеидам, у которых период изменения блеска определенным образом связан со светимостью, - в совокупности с более удаленными сверхновыми. Ученые, использующие этот метод определения расстояний вместе с данными наблюдений космического телескопа "Хаббл" (Hubble), сумели измерить постоянную Хаббла с точностью до 10%. Однако доверие к этим результатам можно было повысить только путем независимых проверок.

Объединив теперь рентгеновские данные от "Чандры" с результатами радионаблюдений галактических скоплений, удалось определить расстояния до 38 скоплений галактик, находящихся в пределах от 1,4 миллиарда до 9,3 миллиарда световых лет от Земли (красные смещения 0,14 < z < 0,89). При этом использовался независимый от красного смещения эффект Сюняева-Зельдовича (эффект S-Z), открытый нашими соотечественниками в 1972 году: взаимодействие (рассеяние) фотонов космического микроволнового фона (реликтового излучения) с электронами горячего ионизированного газа (порядка 10⁸ градусов Кельвина), в который погружены обширные галактические скопления, вызывает искажение сигнала от микроволнового фона в направлении скоплений (обратный комптон-эффект), причем величина этого искажения (наблюдается как понижение температуры реликтового излучения) зависит лишь от плотности и температуры горячих электронов и физического размера скопления (радиотелескопы использовались для того, чтобы измерить искажение микроволнового фона, а "Чандра" - для изучения свойств горячего газа и определения физических размеров скоплений).

Исходя из всего этого, Бонаменте и его коллеги выяснили, что постоянная Хаббла должна равняться примерно 77 километрам в секунду на мегапарсек (мегапарсек - это 3,26 миллиона световых лет), с возможной ошибкой порядка 15%. Новое значение уже не полагается на традиционную многозвенную схему вычисления расстояний. Если сравнить это с предыдущими оценками (72+/-8 километров в секунду на мегапарсек), основанными на наблюдениях "Хаббла", то можно убедиться, что одно другому не противоречит, и возраст Вселенной действительно можно считать равным 12-14 миллиардам лет.

На иллюстрации вверху:
Шесть галактических скоплений из тех 38, что ученые наблюдали с помощью "Чандры" для измерения расстояний и определения постоянной Хаббла. Постоянную Хаббла получают, измеряя скорости, с которыми удаляются от нас скопления галактик, и деля их на расстояния до этих скоплений. Иллюстрация NASA/CXC/MSFC/M.Bonamente et al. с сайта PhysOrg.com

Источники:
Chandra Independently Determines Hubble Constant - Chandra Press Room
Galaxy Clusters & the Hubble Constant: Chandra Independently Determines Hubble Constant - Chandra Photo Album

Ссылки:
Determination of the Cosmic Distance Scale from Sunyaev-Zel'dovich Effect and Chandra X-ray Measurements of High Redshift Galaxy Clusters - arXiv.org - astro-ph
X-ray and Sunyaev-Zel'dovich Effect Measurements of the Gas Mass Fraction in Galaxy Clusters - arXiv.org - astro-ph
Постоянная Хаббла - "Астронет"
Премия Грубера и Золотая Медаль присуждены академику Рашиду Алиевичу Сюняеву - Институт космических исследований
Космология - обзоры astro-ph

Справка

Закон Хаббла и "постоянная" Хаббла

Закон Хаббла устанавливает зависимость между расстоянием до галактики D и ее лучевой скоростью V_r, определяемой с помощью эффекта Доплера: D=V_r/H, - где H - постоянная Хаббла (коэффициент пропорциональности в законе расширения Хаббла, имеющий размерность обратного времени, его значение, по современным оценкам, составляет от 60 до 80 (км/с)/Мпс). Этот закон был эмпирически открыт американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году. Закон Хаббла отражает происходящее расширение Вселенной, его использование позволяет оценить расстояние до галактик или их систем, измерив их красное смещение, или лучевую скорость, кроме того, он играет фундаментальную роль в космологических моделях Вселенной, определяя значение критической плотности, возраста Вселенной и современного горизонта событий.

Часто закон Хаббла называют "законом расширения Вселенной", но это не означает, что по такому закону расширяются все без исключения предметы или космические системы. Связанные гравитационными силами планеты, звезды и т.п. вовсе не "расширяются".

Увеличение взаимного расстояния и изменение скорости разлета галактик приводит к тому, что со временем значение постоянной Хаббла изменяется (в случае ускоренного расширения Вселенной она растет), поэтому ее нельзя считать мировой константой, неизменной во все эпохи (как, например, гравитационную постоянную, заряд или массу электрона). Ее значение, измеренное в нынешнюю эпоху, отмечают индексом "ноль" у величины H₀. Универсальность же закона Хаббла состоит в том, что он одинаково справедлив для наблюдателя, расположенного в любой из галактик и проводящего измерения в любом направлении; т.е. этот закон указывает, что расширение Вселенной происходит однородно и изотропно.

Постоянная Хаббла, Закон Хаббла, Постоянная Хаббла

Статья

Большой взрыв отодвинулся на два миллиарда лет

Наша Вселенная может оказаться на 15% обширней и старше, чем считалось до сих пор. В пользу такого заключения свидетельствуют новые измерения расстояния до одной из ближайших галактик - М33 из созвездия Треугольника.

Статья

На смену черным дырам приходят MECOs

После многих лет изучения квазара Q0957+561 ученые стали сомневаться, что имеют дело со ставшей уже привычной для современных физиков "черной дырой", и взамен из "запасников" вынимают достаточно экзотичные концепции.

Статья

Первые галактики были самоубийцами

Астрономы смогли представить первые прямые свидетельства самоубийственного поведения ранних галактик, ультрафиолетовая радиация которых препятствовала дальнейшему формированию звезд.

Статья

Убийца небесных карликов не любит регби

Описание движения звездных потоков от разорванных Млечным путем карликовых галактик позволило заключить, что ореол из темной материи вокруг нашей Галактики имеет сферическую форму, а вовсе не вытянут наподобие мяча для регби, как считалось ранее.

Статья

От космических взрывов Землю хранят металлы

Согласно новому исследованию, гамма-всплески могут случаться в основном лишь в небольших бесформенных галактиках, которые испытывают серьезный недостаток в химических элементах тяжелее водорода и гелия.

Статья

Жизни на Земле угрожают "галактические нырки"

Солнечная система в процессе своего движения в составе галактического диска периодически переходит то в "верхнюю" его часть, то в "нижнюю" и таким образом время от времени подвергается более высоким дозам опасного космического излучения.

Статья

Ореол помог признать в Андромеде сестрицу

Две галактики-соседки - туманность Андромеды и наш Млечный путь - имеют, вероятно, гораздо больше общего, чем думали ранее, по крайней мере, они прошли сходный путь эволюции в течение своих первых миллиардов лет и должны были быть едва ли не близняшками.

Статья

Осколки стеклянных галактик

С помощью космического инфракрасного телескопа "Спитцер" удалось найти редкую разновидность сталкивающихся галактик, сердцевины которых окутаны облаками, состоящими из крошечных кристаллов, напоминающих по своему составу обыкновенное битое стекло.

Статья

Новый гигантский компаньон Млечного пути

Найден новый компаньон Млечного пути, который оказался настолько обширным, что это само по себе прежде препятствовало его выявлению: данное скопление охватывает на небе пространство, почти в 5 тысяч раз превышающее размеры полной луны!

Статья

За сто лет в Галактике вспыхивают две сверхновые

C помощью космической обсерватории "Интеграл" международная группа исследователей смогла подтвердить предсказанную интенсивность рождения радиоактивного алюминия в массивных звездах и сверхновых и оценить таким образом общее число галактических сверхновых.

Статья

Сверхновые мультики от Большого Магелланова облака

Астрономы обнаружили слабое "видеоэхо" от трех древних сверхновых, вспышки которых можно было наблюдать на Земле несколько веков назад. Это "эхо" было отражено межзвездными газовыми облаками, удаленными от первоисточника на сотни световых лет.

Статья

Карлики нашлись среди сталкивающихся гигантов

Астрономы, использующие космический телескоп "Спитцер", работающий в инфракрасном диапазоне, изобрели новый способ поиска небольших слабосветящихся галактик, что образуются в результате катастрофических столкновений между галактиками крупными.

Статья

Компашка из спиральных, неправильных и сухоруких

Квартет Роберта - семейство, состоящее из четырех очень разных галактик, расположенных на расстоянии приблизительно 160 миллионов световых лет от нас в центре южного созвездия Феникса.

Статья

Японцы ищут шрамы в ореоле галактики NGC 2403

Мощнейший японский оптический телескоп "Субару", установленный на вершине потухшего вулкана Мауна-Кеа на Гавайских островах, смог получить наиболее четкое и детальное изображение спиральной галактики NGC 2403, уже сослужившей науке немалую службу.

Статья

"Спитцер" заставил Андромеду скривиться и расколоться

Кольцо из формирующихся звезд в Туманности Андромеды в инфракрасных лучах видится расколотым, образовавшим обширную "полынью" в своем нижнем правом углу. Причиной возникновения столь явно асимметричных особенностей, возможно, явилось взаимодействие со спутниковыми галактиками, окружающими Андромеду.

Статья

Очаг, лишившийся дома

Группа европейских астрономов изучила очень необычное явление: одинокий яркий квазар, лишенный сколько-нибудь заметной окружающей его галактики. Для объяснения феномена предлагаются даже совершенно немыслимые вещи.

Статья

Жизнь могла возникнуть 10 миллиардов лет назад

Исследование, проведенное с помощью космического телескопа NASA "Спитцер", свидетельствует в пользу очень раннего возникновения внеземной жизни и может предоставить новые сведения о составе удаленных галактик.

Статья

Ранняя Вселенная была заполнена черными мини-дырами

Британские исследователи нашли свидетельства в пользу экзотичной теории, согласно которой ранняя Вселенная представляла собой пространство, заполненное одними лишь крошечными первородными черными дырами.

Статья

В Антеннах нашли спусковой крючок

Инфракрасный космический телескоп ISO заснял раннюю стадию столкновения между двумя галактиками, носящими название "Антенны". Получено первое прямое свидетельство того, что ударные волны, произведенные столкновениями галактик, способны приводить к формированию новых звезд.

Статья

Возможность открытия темной энергии была упущена в 70-х годах прошлого века

Открытие таинственной темной энергии, которая служит причиной ускоренного расширения Вселенной, произошло в 90-х годах прошлого века в результате изучения взрывов удаленных сверхновых определенного типа. Однако теперь выясняется, что свидетельства существования темной энергии у астрономов имелись по крайней мере тридцать лет назад.

Статья

Ранняя Вселенная: впервые удалось определить размеры реликтовых галактик

Астрономы Израиля и США нашли первое прямое подтверждение тому, что по крайней мере некоторые галактики размером с Млечный путь уже успели сформироваться, когда Вселенной от роду было меньше миллиарда лет. На иллюстрации - смоделированная структура ранней Вселенной. Первые галактики размером с Млечный путь выглядят как яркие пятна в вершинах этих своеобразных галактических нитей.

Статья

Тайна гигантских галактических пузырей

Таинственные гигантские космические "пузыри"-"блобы", которые раньше считались просто исполинскими межзвездными облаками, ничего кроме газа внутри себя не содержащими, на самом деле заключают в своей сердцевине сталкивающиеся и сливающиеся группы сверхъярких галактик.

Статья

Найден первородный газ ранней Вселенной

Небольшая галактика, что расположена в 16 миллионах световых лет от Земли, окружена огромным газовым диском из атомарного водорода. Содержимое этого диска никогда не участвовало в процессах формирования звезд и таким образом может считаться тем самым исконным материалом, что остался неизменным с древнейших времен, когда только начинали появляться галактики.

Статья

Черные дыры - источник жизни

Всем известно, что черные дыры несут с собой смерть, однако американские астрономы обнаружили, что эти зловещие монстры способны также давать и начало новой жизни, способствуя образованию новых звезд. Более того, индуцированное релятивистскими "джетами" (струями) формирование звезд, возможно, играло важнейшую роль при появлении первых галактик в ранней Вселенной.

Статья

Сколько годков Галактике

Получена важная информация о возрасте Млечного пути. Новая оценка основана на измерении уровня бериллия-9 в древнейших звездах шаровых скоплений - спутников нашей Галактики. Таким образом выяснилось, что она существует уже около 13,6 миллиарда лет (плюс-минус 800 миллионов).

Статья

Взрывающаяся галактика загрязняет Вселенную

Галактика, обозначаемая как M82, когда-то опасно сблизилась со своим соседом, и их "страстные объятия" вылились в серию взрывов и активизацию процессов формирования новых звезд, при этом факелы из раскаленного газа были выброшены на десятки тысяч световых лет в окружающее межгалактическое пространство. Теперь группа британских и американских астрономов сумела рассмотреть эти газовые облака - они выглядят как мощный поток пены, исторгнутый из какого-нибудь пожарного брандспойта.

Статья

Туманность Андромеды - каннибал у нас на пороге

Удалось ясно разглядеть, как Андромеда рвет на части одну из своих спутниковых галактик, и открыть 14 ранее неизвестных шаровых скоплений, обращающихся по удаленным от центра галактики орбитам. Эти скопления, вероятно, остались с того времени, когда Андромеда сожрала их родительские галактики. Увы, каннибализм - это обычное дело в мире галактик. Собственно, так они в основном и растут, и наш Млечный путь в этом смысле - не исключение.

Статья

Галактики, проевшие дырки в космосе, устроили Космический Ренессанс

Астрономы в очередной раз обнаружили наиболее отдаленную галактику из всех, известных на настоящий момент. Она находится от нас на расстоянии приблизительно 13,2 миллиарда световых лет. Излучение от этой галактики, именуемой Abell 1835 IR1916, доносит до нас информацию о Вселенной, которой было только 3 % от ее теперешнего возраста. Этот свет был испущен спустя примерно 470 миллионов лет после Большого взрыва и может рассказать нам о том, как формировались первые галактики после "темных веков", имевших место в истории ранней Вселенной.

Статья

После Большого взрыва свет не спешил "отделяться от тьмы"

Во времена одного из самых ранних периодов своей истории Вселенная была почти вся сплошь "затянута" туманом из атомов водорода и гелия. Даже яркое ультрафиолетовое излучение самых первых звезд в новорожденных галактиках не могло пробиться через эту всепоглощающую завесу из газа, что дало астрономам повод назвать эту космическую эру "темными веками". Только по прошествии сотен миллионов лет первородные звезды смогли постепенно разогреть и ионизировать окружающий газ, преобразовав непроницаемый океан космоса в современное прозрачное космическое пространство. Возможно даже, что переионизация протекала в ходе двух различных фаз, связанных с первым и вторым поколениями звезд.

Статья

"Хаббл" и пара телескопов "Кек" нашли галактику, знаменующую конец "темных веков"

Международная группа астрономов обнаружила новую "рекордную" по удаленности от нас галактику во Вселенной. Расположенная приблизительно в 13 млрд световых лет от Земли, она выглядит такой, какой была спустя всего лишь 750 млн лет после Большого взрыва, когда Вселенной исполнилось только 5 % от ее нынешнего возраста. "Ископаемая" галактика была идентифицирована объединенными усилиями космического телескопа "Хаббл" и пары телескопов Кек на Гавайях. Кроме земной и околоземной техники астрономам на помощь также пришел эффект естественной "космической гравитационной линзы", которая усилила яркость отдаленного объекта.

Статья

Гравитационная линза показывает сердце отдаленной галактики

В настоящее время известно уже множество примеров наблюдений галактик, действующих подобно "гравитационным линзам". Лучи света, проходя рядом с ними, отклоняются мощным гравитационным полем. За счет такого "линзирования" на небе появляется несколько дополнительных видимых изображений какого-нибудь отдаленного объекта, расположенного за такой галактикой - например, это может быть яркий квазар. Теперь астрофизики раскрыли важную тайну, связанную с этим феноменом.

Статья

Дыра под космическим Сомбреро

Орбитальный телескоп "Хаббл" обратил свой взор на одну из самых величественных и "фотогеничных" галактик во Вселенной, известную под прозвищем Сомбреро (M104). Отличительный признак этой галактики - светящееся белое выпуклое ядро, окруженное мощными пылевыми зонами.

Статья

Столкновение двух безумных гигантских колес на скорости 10 млн км в час

На этой выразительной фотографии, полученной с помощью космического телескопа "Хаббл", запечатлена пыльная спиральная галактика, которая, вращаясь, проходит через другую большую яркую галактику NGC 1275. Рентгеновское и радиоизлучение с большой вероятностью указывают на наличие черной дыры в центре этой яркой галактики. NGC 1275 находится от нас на расстоянии примерно 235 млн световых лет в созвездии Персея.