В космології [напруженість Габбла](pplx://action/translate), розбіжність між вимірюваннями швидкості розширення Всесвіту, вважається головною загадкою поточного десятиліття. Оскільки про помилку розрахунків не йдеться, отримані дані символізують про потребу в новій фізиці. Або все-таки натякає на систематичні помилки в методах вимірювань.
Вимірювання на основі космічного мікрохвильового фонового випромінювання ([КМФВ](pplx://action/translate)), тобто оцінка післясвітіння Великого вибуху, вказують на повільнішу швидкість розширення, ніж вимірювання на основі локальних спостережень змінних цефеїд і наднових типу Ia у близькому Всесвіті.
Зараз використовуються три основні методи вимірювання постійної Габбла: використання наднових як стандартних свічок, використання гравітаційних хвиль як стандартних сирен та використання КМФВ як стандартної лінійки. Кожний з методів має свої принципи та переваги, але жоден з них не надає достатньої точності, щоб набути статус верифікованого.
Ми не раз спостерігали, як калібрують наднові або коригують їх на різні систематичні ефекти, наприклад, вимирання пилу або варіації металічності, що впливають на базові висновки.
Ми точно не знаємо, як гравітаційні хвилі впливають на визначення відстані й червоного зміщення їхніх джерел, які основні джерела невизначеності в цьому методі, і які припущення та параметри потрібно закладати в комп’ютер, щоб не помилитися. Ми відверто плаваємо в методах, а наших знань не вистачає для повноцінної, експериментально підтвердженої теорії.
Вимірювання КМФВ за допомогою супутника Planck і визначення постійної Габбла занотовані як неймовірно точні результати, але, як повідомляється, похибка становить “лише” кілька відсотків. “Кілька” — це скільки? Один, п’ять, десять відсотків?
З іншого боку, команда дослідників SH0ES, використовуючи космічний телескоп Hubble, уточнила свої вимірювання локального Всесвіту, стверджуючи про таку ж “малу невизначеність”. Постійна напруга між цими двома вимірами, навіть після численних переоцінок і уточнень, свідчить про те, що або все ще домінують невизнані систематичні помилки в методах збору та аналізу даних, або, що більш інтригуюче, в грі залучена невідома, нова фізика.
Для пояснення розбіжності було запропоновано багато теоретичних моделей, у тому числі можливість існування екзотичних моделей темної енергії, відхилення від стандартної моделі фізики елементарних частинок або варіації темної матерії (журнал MNRAS).
Інші дослідники припускають, що така розбіжність може вказувати на анізотропне розширення, тобто на те, що Всесвіт розширюється з різною швидкістю в різних напрямках.
Однією з можливостей, яка викликає кволий інтерес фізиків, – ідея ["ранньої темної енергії"](pplx://action/translate). За цим сценарієм, невелика частка додаткової темної енергії в ранньому Всесвіті могла вплинути на епоху до рекомбінації, залишивши відбиток на “першому світі”, таким чином змінивши екстрапольований розрахунок постійної Габбла. Якщо гіпотеза підтвердиться, доведеться переглянути розуміння темної енергії та космології загалом.
Однак всі потенційні альтернативи вимагають значних змін у математичній фізиці й космологічних моделях, а тому… скажімо так, не дуже хочеться.
Хоча це правда, що суперечності в даних спостережень раніше призводили до проривів, історія науки також сповнена прикладів, коли розбіжності зрештою пояснювали покращеними вимірюваннями або виправленими помилками (Nature).
Важливий аспект поточної дискусії – статистична значущість розбіжностей, яка наразі становить 4,4 сигми, трохи не дотягує до порогу 5 сигм, тому реакція доволі обережна.
Проте всі визнають існування загадки. Дехто говорить про важливість додаткових незалежних вимірювань і переоцінку опублікованих даних.
Майбутні місії, такі як космічний телескоп Euclid, обсерваторія Vera C. Rubin's Legacy Survey of Space and Time (LSST) та широкий інфрачервоний оглядовий телескоп NASA (WFIRST), нададуть нові дані, потенційно розв’язавши або загостривши напругу Габбла.
