Расширение Вселенной
Как открыли расширение Вселенной, что такое закон Хаббла и красное смещение, почему расширение ускоряется и что такое «напряжение Хаббла».
Вселенная расширяется: средние расстояния между далёкими галактиками растут. Это не значит, что галактики летят сквозь пространство, как осколки взрыва, — растёт само пространство между ними. Хорошая аналогия — точки на надуваемом воздушном шаре: каждая удаляется от остальных, и ни одна не находится в центре.
Как это обнаружили
В 1920-х годах астрономы заметили, что в спектрах далёких галактик линии смещены в красную сторону. Для света это означает удаление источника или, в космологии, растяжение света самим расширяющимся пространством. Бельгийский астроном Жорж Леметр в 1927 году вывел из общей теории относительности, что Вселенная должна расширяться, а Эдвин Хаббл в 1929 году показал по цефеидам («Цефеиды»), что скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до неё.
Закон Хаббла
Скорость удаления v равна H₀ · d, где d — расстояние, а H₀ — постоянная Хаббла. Её значение — около 70 километров в секунду на мегапарсек: галактика на расстоянии 3,26 миллиона световых лет удаляется со скоростью около 70 км/с, на вдвое большем расстоянии — вдвое быстрее. Чем дальше галактика, тем сильнее красное смещение её света, и по нему определяют расстояние до самых далёких объектов.
Ближние системы закон не затрагивает: Млечный Путь, Андромеда и другие галактики Местной группы связаны тяготением и не разбегаются (см. «Галактики»). Расширение заметно только в масштабах скоплений и больше.
Расширение ускоряется
В 1998 году две группы астрономов, наблюдая далёкие сверхновые типа Ia, обнаружили, что расширение не замедляется под действием тяготения, как ожидали, а ускоряется. За это открытие Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс получили Нобелевскую премию по физике 2011 года. Причину ускорения называют тёмной энергией.
Напряжение Хаббла
Сегодня постоянную Хаббла измеряют двумя способами, и они не согласуются. По цефеидам и сверхновым в ближней Вселенной получается около 73 км/с на Мпк. По реликтовому излучению («Реликтовое излучение») и стандартной модели выходит около 67–68. Разница значительная, и её называют напряжением Хаббла. Это либо скрытая систематическая ошибка, либо признак, что в стандартной космологии чего-то не хватает. Новые данные «Уэбба» и «Евклида» должны помочь разобраться.
О том, с чего всё началось, — на странице «Большой взрыв».