Пузырь Хаббла (астрономия)
В астрономии пузырь Хаббла будет «отклонением локального значения постоянной Хаббла от ее глобально усредненного значения». [1] или, более технически, «локальный монополь в пекулярном поле скоростей , возможно, вызванный локальной пустотой в плотности массы ». [2]
Постоянная Хаббла, названная в честь астронома Эдвина Хаббла , чья работа прояснила расширение Вселенной , измеряет скорость, с которой происходит расширение. В соответствии с принципом Коперника, согласно которому Земля не находится в центральном, особо предпочтительном положении, можно было бы ожидать, что измерение этой константы в любой точке Вселенной даст одно и то же значение. Если бы, с другой стороны, Земля находилась в центре области межзвездного пространства с очень низкой плотностью или около него (относительной пустоты), локальное расширение пространства было бы быстрее из-за отсутствия близлежащей массы, которая могла бы его замедлить. Таким образом, звезды внутри такого «пузыря Хаббла» будут ускоряться от Земли быстрее, чем общее расширение Вселенной. [1] [3] Эта ситуация может стать альтернативой темной энергии в объяснении кажущегося ускорения Вселенной. [3] или внести свой вклад в объяснение напряженности Хаббла . [4] [5]
Предложен пузырь Хаббла
[ редактировать ]В 1998 году Зехави и др. сообщил о доказательствах в поддержку пузыря Хаббла. [6] Первоначальное предположение о том, что локальные скорости красного смещения отличаются от тех, которые наблюдаются в других частях Вселенной, было основано на наблюдениях сверхновых типа Ia , часто называемых сокращенно «SNe Ia». Такие звезды использовались в качестве стандартных маркеров расстояний в течение 20 лет и сыграли ключевую роль в первых наблюдениях темной энергии . [7]
Зехави и др. изучил пекулярные скорости 44 SNe Ia, чтобы проверить наличие локальной пустоты, и сообщил, что Земля, по-видимому, находится внутри относительной пустоты с пониженной плотностью примерно на 20%, окруженной плотной оболочкой, «пузырем». [6]
Проверка гипотезы
[ редактировать ]В 2007 году Конли и др. изучили сравнение данных цвета SNe Ia, принимая во внимание влияние космической пыли во внешних галактиках. Они пришли к выводу, что данные не подтверждают существование местного пузыря Хаббла. [2]
В 2010 году Мосс и др. проанализировал модель пузыря Хаббла, хотя и не использовал это название, [1] говоря: «Предположение о том, что мы занимаем привилегированное положение вблизи центра большой, нелинейной и почти сферической пустоты, в последнее время привлекло большое внимание как альтернатива темной энергии». [3] Глядя не только на данные о сверхновых, но и на спектр космического микроволнового фона , нуклеосинтез Большого взрыва и другие факторы, они пришли к выводу, что «войды находятся в серьезном противоречии с данными. В частности, модели войдов предсказывают очень низкую локальную скорость Хаббла, страдают от «проблема старости», и предсказывают гораздо меньше локальной структуры, чем наблюдается». [3]
Модели локальных пустот предполагают большую область с плотностью ниже средней, поэтому они обычно делают или подразумевают стохастические прогнозы, которые могут быть фальсифицированы астрономическими исследованиями. Например, в рамках модели локальной войды можно было бы ожидать необычно низкого количества близлежащих галактик, поэтому наблюдения, указывающие на среднее количество близлежащих галактик, будут представлять собой опровергающее свидетельство. Предполагается, что данные инфракрасного обзора, опубликованного в 2003 году, « Обзор всего неба в два микрона» , согласуются с локальной пониженной плотностью примерно 200 мегапарсек (Мпк) в диаметре. [8] Эта гипотеза получила дополнительную поддержку в ходе дальнейших исследований фотометрических и спектроскопических обзоров галактик. [9] [10] более крупные войды ( KBC Void ) размером до 600 Мпк. Кроме того, на основе исследований плотности светимости галактик были предложены [11]
Связь с напряжением Хаббла
[ редактировать ]Измерения постоянной Хаббла различаются: последние значения обычно варьируются примерно от 64 до 82 (км/с)/Мпк — разница считается слишком значительной, чтобы ее можно было объяснить случайностью, и слишком устойчивой, чтобы ее можно было объяснить ошибкой. [12] Измерения космического микроволнового фона имеют тенденцию давать более низкие значения, чем измерения другими способами, такими как фотометрия и лестница космических расстояний . Например, данные космического фонового излучения, полученные с Атакамского космологического телескопа, предполагают, что Вселенная должна расширяться медленнее, чем наблюдается локально. [13] В 2013 году были проведены измерения плотности светимости галактик по широкой выборке спектроскопических обзоров. Полученный статистический анализ предполагает, что локальная плотность массы может быть ниже средней плотности массы Вселенной. Масштаб и амплитуда этой пониженной плотности могли бы устранить кажущееся несоответствие между прямыми локальными измерениями постоянной Хаббла и значениями, рассчитанными на основе измерений Планком космического микроволнового фона. [11]
См. также
[ редактировать ]- КБС Пустота
- Местная пустота
- Гигантская пустота
- Крупномасштабная структура космоса
- Пустота (астрономия)
- Список крупнейших пустот
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Пузырь Хаббла» . Астроном. 29 июля 2010 года . Проверено 2 февраля 2011 г.
- ^ Jump up to: а б Конли, А; Р.Г. Карлберг; Джей Гай; Д.А. Хауэлл; С Джа; Рисс; М. Салливан (2007). «Есть ли доказательства существования пузыря Хаббла? Природа цветов и пыли сверхновых типа Ia во внешних галактиках». Астрофизический журнал . 664 (1): Л13–Л16. arXiv : 0705.0367 . Бибкод : 2007ApJ...664L..13C . дои : 10.1086/520625 . S2CID 11074723 .
- ^ Jump up to: а б с д Мосс, Адам; Джеймс П. Зибин; Дуглас Скотт (2011). «Точная космология побеждает модели пустоты в плане ускорения». Физический обзор D . 83 (10): 103515. arXiv : 1007.3725 . Бибкод : 2011PhRvD..83j3515M . дои : 10.1103/PhysRevD.83.103515 . S2CID 119261120 .
- ^ Кенворти, В. Д'Арси; Сколник, Дэн; Рисс, Адам (24 апреля 2019 г.). «Локальный взгляд на натяжение Хаббла: локальная структура не влияет на измерение постоянной Хаббла» . Астрофизический журнал . 875 (2): 145. arXiv : 1901.08681 . Бибкод : 2019ApJ...875..145K . дои : 10.3847/1538-4357/ab0ebf . ISSN 1538-4357 . S2CID 119095484 .
- ^ Фридман, Венди Л. (17 сентября 2021 г.). «Измерения постоянной Хаббла: напряженность в перспективе *» . Астрофизический журнал . 919 (1): 16. arXiv : 2106.15656 . Бибкод : 2021ApJ...919...16F . дои : 10.3847/1538-4357/ac0e95 . ISSN 0004-637X . S2CID 235683396 .
- ^ Jump up to: а б Зехави, Идит; Адам Дж. Рисс; Роберт П. Киршнер; Авишай Декель (1998). «Локальный пузырь Хаббла из сверхновых типа IA?». Астрофизический журнал . 503 (2): 483. arXiv : astro-ph/9802252 . Бибкод : 1998ApJ...503..483Z . дои : 10.1086/306015 . S2CID 122223606 .
- ^ Прощай, Деннис (22 февраля 2010 г.). «Из столкновения белых карликов, рождение сверхновой» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 6 февраля 2011 г.
- ^ Фрит, WJ; Бассвелл, Г.С.; Фонг, Р.; Меткалф, Н.; Шанкс, Т. (ноябрь 2003 г.). «Локальная дыра в распределении галактик: данные 2MASS» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 345 (3): 1049–1056. arXiv : astro-ph/0302331 . Бибкод : 2003MNRAS.345.1049F . дои : 10.1046/j.1365-8711.2003.07027.x . S2CID 2115068 .
- ^ Бассвелл, Г.С.; Шанкс, Т.; У. Дж. Фрит, PJO; Меткалф, Н.; Фонг, Р. (11 ноября 2004 г.). «Локальная дыра в распределении галактик: новые оптические доказательства» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 354 (4): 991–1004. arXiv : astro-ph/0302330 . Бибкод : 2004MNRAS.354..991B . дои : 10.1111/j.1365-2966.2004.08217.x . ISSN 0035-8711 . S2CID 18260737 .
- ^ Уитборн, младший; Шанкс, Т. (21 января 2014 г.). «Локальная дыра, обнаруженная с помощью количества галактик и красных смещений» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 437 (3): 2146–2162. arXiv : 1307.4405 . дои : 10.1093/mnras/stt2024 . ISSN 0035-8711 .
- ^ Jump up to: а б Кинан, Райан С.; Баргер, Эми Дж.; Коуи, Леннокс Л. (2013). «Доказательства пониженной плотности локального распределения галактик в масштабе ~ 300 Мпк» . Астрофизический журнал . 775 (1): 62. arXiv : 1304.2884 . Бибкод : 2013ApJ...775...62K . дои : 10.1088/0004-637X/775/1/62 . S2CID 118433293 .
- ^ Рисс, Адам Г.; Казертано, Стефано; Юань, Вэньлун; Макри, Лукас М.; Сколник, Дэн (18 марта 2019 г.). «Стандарты цефеид большого Магелланова облака обеспечивают 1% основу для определения постоянной Хаббла и более убедительные доказательства физики за пределами LambdaCDM» . Астрофизический журнал . 876 (1): 85. arXiv : 1903.07603 . Бибкод : 2019ApJ...876...85R . дои : 10.3847/1538-4357/ab1422 . S2CID 85528549 .
- ^ Кастельвекки, Давиде (15 июля 2020 г.). «Тайна расширения Вселенной углубляется благодаря свежим данным» . Природа . 583 (7817): 500–501. Бибкод : 2020Natur.583..500C . дои : 10.1038/d41586-020-02126-6 . ПМИД 32669728 . S2CID 220583383 .
