Кто открыл расширение Вселенной: Хаббл или Леметр
Обнаружение расширения Вселенной стало действительно прорывным открытием, которое даже сумели подтвердить экспериментально. И благодарить за это стоит Эдвина Хаббла! Или нет?
Эйнштейн махнул рукой
Вы можете совершенно не разбираться в физике, но все равно должны были слышать об Альберте Эйнштейне и его общей теории относительности. Если говорить самым простым языком, то в центре теории находится принцип «относительности». То есть, все природные законы остаются одинаковыми относительно статичного или перемещающегося с неизменной скоростью тела.
Эта теория позволила избавиться от проблем в физике XX века, спрогнозировала существование черных дыр, показала, что световые лучи искривляются возле массивных тел, а также позволила совершенно по-новому взглянуть на пространство-время и подтолкнула ученых к новым важным открытиям.
Но в 1917 году Эйнштейн стал догадываться, что его теория предлагает два варианта для Вселенной: сжатие или расширение. Возможно, ученый был просто не готов развивать столь глобальную тему или не поверил в выводы собственных уравнений, но решил аккуратно обойти эту проблему. По сути, он создал искусственную космологическую постоянную. Впоследствии, Эйнштейн назовет этот поступок крупнейшей ошибкой.
Эдвин Хаббл и разбегающиеся галактики
Графическое представление сингулярности Вселенной
Многие прорывные открытия возникают в качестве суммирования и доказывания уже известных теорий или предположений. Можно сказать, что Эдвин Хаббл не придумал что-то с нуля, а внимательно изучил и объединил различные известные показатели. Например, богатую научную базу удалось получить от Генриетты Левитт, изучавшей переменные звезды – цефеиды.
Слайфер и Хьюмасон сумели измерить показатель красного смещения для галактик (сдвиг спектральных линий в красную сторону). Внимательность Хаббла позволила зафиксировать связь, а если говорить точнее, то зависимость, между дистанциями к объектам и значением красного смещения. Эта тенденция просматривалась для 46 галактик.
Таким образом, удалось вычислить постоянную Хабба (из-за ранних ошибок это значение намного выше современного) и закон Хаббла – Вселенная расширяется, а галактики разбегаются. Это произошло в 1929 году. Эти выводы подкрепляли уравнения Эйнштейна и вписывались в общую теорию относительности, поэтому были приняты научным сообществом и закрепились за Хабблом. Но стоит ли считать его первым?
Вклад Жоржа Леметра
Перед нами весьма необычный человек, так как был не только математиком и астрономом, но и священником. Можно сказать, что это один из первопроходцев в применении общей теории относительности. В 1927 году вышла его статья, где были представлены расчеты, приближенные к «постоянной Хаббла», появившейся лишь спустя 2 года.
Кроме того, Леметр был первым, кто четко утверждал, что далекие объекты представлены не звездами, а целыми системами, хотя слово «галактика» пока не употреблялось, но автор подразумевал именно его. Однако интересно, что в своих расчетах Леметр все же использовал данные Хаббла, с которым успел познакомиться еще в 1926 году.
Леметр был знаком с Альбертом Эйнштейном, поэтому последний читал его работу. Напомним, что еще в 1922 году советский математик А. Фридман предсказал вселенское расширение. Эйнштейн также читал эту работу и раскритиковал (он все еще не верил). При первом ознакомлении он повторил это и со статьей Леметра, но в более легкой форме.
Почему Хаббл, а не Леметр?
Если Леметр на 2 года опередил Хаббла, то почему большая часть почестей досталась второму? В некоторых источниках ссылаются на скромность Леметра, который не хотел добиваться справедливости и что-то доказывать. Но все не совсем так.
Начнем с фактора географии. Распространение работы Леметра и известность о нем касались только Европы. Его статью не переводили на другие языки и говорят, что сначала она затерялась и не произвела особого впечатления. То есть, он не обзавелся внушительной базой исследователей, которые бы распространили эту идею.
Хаббл жил в США, писал на английском и довольно быстро обзавелся сторонникам. Важно отметить, что Эйнштейн вспомнил о работе Леметра уже после ознакомления с доказательной базой Хаббла и начал активно продвигать первую статью (Леметра), так как наконец-то поверил в правдивость выводов.
Постскриптум
Всегда сложно определить первенство в научной среде. Многие ученые долгие годы работают, выдвигают теории и находят новые данные. Затем появляется тот, кому удается сделать прорыв за счет суммирования и доказательной базы. Большинство экспертов считают, что в конкретном случае Леметр был одним из тех, кто догадывался о расширении, но доказать его сумел именно Хаббл.
Однако в новостях все чаще поговаривают о необходимости переименовать закон. И это не просто слухи, а предварительное решение Международного астрономического союза. Возможно, в скором будущем появится закон Хаббла-Леметра. Суть не меняется, но это дань работе ученых. Но может тогда следует добавить еще и Фридмана?
Источник
Можно ли разгадать тайну расширения Вселенной?
Немногим больше ста лет назад никто на нашей планете не знал, что Вселенная расширяется. Но несмотря на все беды и несчастья, которые ХХ век принес человечеству, именно это столетие ознаменовано научно-техническим прогрессом. За невероятно короткий отрезок времени мы узнали о мире и Вселенной больше, чем когда-либо. Идею о том, что наша Вселенная расширяется на протяжении последних 13,8 миллиардов лет впервые предложил бельгийский физик Жорж Леметр в 1927 году. Два года спустя американскому астроному Эдвину Хабблу удалось подтвердить эту гипотезу. Он установил, что каждая галактика удаляется от нас и чем она дальше, тем быстрее это происходит. Сегодня существует множество способов, с помощью которых ученые могут понять, как быстро наша Вселенная увеличивается в размерах. Вот только цифры, которые исследователи получают в процессе измерения, каждый раз получаются разными. Но почему?
C момента своего рождения наша Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью.
Самая большая загадка Вселенной
Как мы знаем сегодня, существует тесная связь между расстоянием до галактики и тем, как быстро она удаляется. Так, скажем, галактика на расстоянии 1 мегапарсек от нашей планеты (один мегапарсек приблизительно равен 3,3 млн световых лет) удаляется со скоростью 70 километров в секунду. А та галактика, что находится несколько дальше, на расстоянии двух мегапарсек, движется в два раза быстрее (140 км/сек).
Интересно и то, что сегодня существует два основных подхода для определения возраста Вселенной или, по-научному, постоянной Хаббла. Разница между этими двумя группами заключается в том, что один набор методов рассматривает относительно близкие объекты во Вселенной, а другой – очень отдаленные. Однако каким бы способом не воспользовались ученые, результаты каждый раз получаются разные. Выходит, либо мы делаем что-то не так, либо где-то далеко во Вселенной происходит нечто абсолютно неведомое.
Исходя из того, что быстрее всего от Земли отдаляются самые далекие галактики, ученые сделали вывод о том, что когда-то все галактики находились в одной точке – по времени это событие совпадает только с Большым взрывом.
В исследовании, недавно опубликованном на сервере препринтов airxiv.org, астрономы, изучая близлежащие галактики, использовали умный метод измерения расширения Вселенной под названием флуктуации поверхностной яркости (surface brightness fluctuations). Это причудливое название, но оно включает в себя идею, которая на самом деле интуитивно понятна.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!
Представьте, что вы стоите на опушке леса, прямо перед деревом. Так как вы стоите очень близко, вы видите только одно дерево в своем поле зрения. Но стоит отойти немного назад, как перед глазами возникнет больше деревьев. И чем дальше вы будете отходить, тем больше деревьев будете видеть. Примерно то же самое происходит с галактиками, которые ученые наблюдают с помощью телескопов, только гораздо сложнее.
Как узнать скорость расширения Вселенной?
Чтобы получить хорошие статистические данные, астрономы наблюдают за галактиками, расположенными довольно близко к Земле, примерно на расстоянии 300 миллионов световых лет и ближе. Однако наблюдая за галактиками, необходимо учитывать пыль, фоновые галактики и звездные скопления, которые видно на полученных с помощью телескопа изображениях.
Вселенная хитра. Начиная с 1990-х годов астрономы увидели, что очень далекие взрывающиеся звезды всегда были расположены дальше, чем показывали простые измерения. Это привело их к мысли, что сейчас Вселенная расширяется быстрее, чем раньше, что, в свою очередь, привело к открытию темной энергии — таинственной силы, ускоряющей Вселенское расширение.
На сегодняшний день время Большого взрыва, породившего Вселенную, ученые оценивают с помощью компьютерного моделирования.
Как пишут авторы научной работы, когда мы смотрим на очень далекие объекты, мы видим их такими, какими они были в прошлом, когда Вселенная была моложе. Если скорость расширения Вселенной тогда была иной (скажем, 12-13, 8 миллиарда лет назад), чем сейчас (менее миллиарда лет назад), мы можем получить два разных значения для постоянной Хаббла. Или, быть может, разные части Вселенной расширяются с разной скоростью?
Но если скорость расширения изменилась, значит возраст нашей Вселенной совсем не такой, как мы думаем (ученые используют скорость расширения Вселенной, чтобы определить ее возраст). Это, в свою очередь, означает, что у Вселенной другой размер, а значит время, необходимое для того, чтобы что-то произошло, тоже будет другим.
«Если следовать этой цепочке рассуждений, то в конечном итоге окажется, что физические процессы, происходившие в ранней Вселенной, происходили в разное время. Еще, возможно, были задействованы другие процессы, влияющие на скорость расширения. В общем выходит какой-то бардак. Из чего следует, что либо мы недостаточно хорошо понимаем, как ведет себя Вселенная, либо неправильно ее измеряем», – отмечают авторы исследования.
В любом случае постоянная Хаббла является предметом горячих споров в астрономическом сообществе. Так как новое исследование добавило еще больше вопросов, борьба с неопределенностью будет долгой. Когда-нибудь, конечно, наше понимание космоса изменится. Но когда это произойдет, космологам придется искать что-то еще, о чем можно будет поспорить. Что они обязательно сделают.
Источник
Учёные доказали, что Вселенная расширяется, с помощью красного света
В 1920-м году Эдвин Хаббл получил две вещи, позволившие ему революционизировать то, как люди видели Вселенную. Одной вещью был самый большой на тот момент телескоп в мире, а другой — интересная находка его коллеги-астронома Весто Слайфера, который увидел в туманности — то, что мы теперь называем галактиками — и был заинтригован их свечением, бывшим намного краснее, чем можно было предположить. Он связал это с красным смещением.
Весто Слайфер
Представьте, что вы и другой человек стоите около длинной веревки, и каждую секунду вы её дёргаете. В это время по верёвке идёт волна, дающая другому человеку знать, что верёвка дёрнулась. Если бы вы быстрым шагом пошли прочь от этого человека, расстояние, которые вы покрываете, волне каждую секунду пришлось бы преодолевать, и, с точки зрения другого, верёвка станет дёргаться уже раз в 1,1 секунды. Чем быстрее вы идёте, тем больше времени пройдёт для другого человека между рывками.
То же самое происходит с волнами света: чем дальше источник свечения находится от наблюдателя, тем реже становятся пики волн, и это сдвигает их в красную часть светового спектра. Слайфер пришёл к выводу, что туманности кажутся красными, потому что движутся прочь от Земли.
Эдвин Хаббл
Хаббл же взял новый телескоп и начал искать красное смещение. Он обнаружил его повсеместно, но одни звёзды казались в определённой степени «краснее» других: некоторые звёзды и галактики лишь слегка смещались в сторону красного, но иногда красное смещение было максимальным. Собрав большое количество данных, Хаббл построил диаграмму, показывающую, что красное смещение объекта зависит от его удалённости от Земли.
Таким образом, в XX-м веке было доказано, что Вселенная расширяется. Большинство учёных, глядя на данные, предположили, что расширение замедляется. Некоторые считали, что Вселенная будет постепенно расширяться до некоего предела, который есть, но которого она, тем не менее, никогда не достигнет, а другие думали, что по достижении этого предела Вселенная начнёт сжиматься. Однако астрономы нашли способ решить вопрос: для этого им понадобились новейшие телескопы и небольшая помощь Вселенной в виде сверхновых типа 1А.
Телескоп «Хаббл»
Поскольку мы знаем, как яркость меняется в зависимости от расстояния, то знаем и то, как далеко от нас находятся эти сверхновые и сколько лет свет путешествовал, прежде чем мы смогли его увидеть. И когда мы смотрим на красное смещение света, мы знаем, насколько Вселенная расширилась за это время.
Когда астрономы смотрели на далёкие и древние звёзды, они заметили, что расстоянии не совпадало со степенью расширения. Свет от звёзд шёл к нам дольше, чем ожидалось, как будто расширение в прошлом происходило медленнее — таким образом было установлено, что расширение Вселенной ускоряется, а не замедляется.
Источник