Пузырь Хабла – это гипотеза о существовании некоего физического явления, позволяющая объяснить различия в величине постоянной Хаббла при измерении двумя разными методами, принятыми за стандартные.
Наличие пузыря Хаббла позволяет объяснить, почему получают разные результаты при измерении скорости расширения Вселенной.
Гипотезу о пузыре Хаббла выдвинули физики – теоретики университета Гейдельберга. Сотрудничая с учеными из Голландии немецкие ученые построили модель в соответствии с которой Млечный Путь рассматривается находящимся в пузыре, полагая, что данная модель сможет помочь в объяснении разных результатов измерения спутника $Plank$.
Постоянная Хаббла
Наша Вселенная расширяется со времен Большого Взрыва. Данный процесс продолжается, при этом галактики удаляются от Млечного Пути. Скорость расширения Вселенной называют постоянной Хаббла. Она является определяющей в свойствах Вселенной. Современная наука пытается определить точное значение этой постоянной уже потому, что константа Хаббла определяет возраст Вселенной.
Считают, что расширение Вселенной доказано еще в 1929 году. Полагают, что расстояние между галактиками неизменно увеличивается, и это очень важный факт в понимании мироустройства.
Проблема нахождения постоянной Хаббла является крайне значимой, так как от ее значения зависят:
- масштабы Вселенной,
- ее средняя плотность,
- ее возраст.
Считая, что все галактики изначально находились в одной точке, расширение Вселенной происходит с одной скоростью, то величина, обратная константе Хаббла, дает «экспансионный» возраст Вселенной.
В настоящее время считают, что расширение Вселенной идет с постоянной скоростью по пространству, но не по времени. В этой связи определение возраста Вселенной, описанным выше методом не актуально.
Так, важнейшими задачами наблюдений на Земле и в Космосе становятся:
- Нахождение постоянной Хаббла.
- Определение ее связи со временем.
В 1929 году была опубликована статья Хаббла «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей», в которой он указывал на линейную зависимость между скоростью разбеганием галактик и их расстоянием (ныне это закон Хаббла).
Хаббл понимал значимость своего вывода, так как связь скорости и расстояния может дать численные данные для выяснения общей кривизны пространства.
Прямым доказательством истинности вывода о том, что далекие объекты обладают большим красным смещением, стали исследования кривых блеска и спектров далеких Сверхновых.
Закон связывающий прямую пропорциональность между красным смещением линий в спектре и расстоянием, в общем виде записывают:
$cz=v=Hr (1),$
где $c$ - скорость света; $z$ - расстояние; $v$ - лучевая скорость; $H$ - постоянная Хаббла.
Этот новый закон (1) природы был объяснен при помощи моделей на основании ОТО еще до его незыблемого установления.
В настоящее время используют два основных метода для нахождения константы Хаббла:
- Измеряя параметры реликтового излучения.
- Вычисляя расстояния до галактик по светимости наблюдаемых в них цефеид. Еще Хаббл понял, что самые яркие галактические скопления – это огромные эллиптические галактики – они обладают практически одинаковыми размерами. Для них можно построить зависимость видимых величин и красного смещения. При определении хотя бы одной из них, эта зависимость позволит определить константу Хаббла. Светимость самой яркой галактики в скоплении можно найти, если знать расстояние хотя бы одного скопления.
Использование этих разных методов дает различные величины константы.
- Так, в первом случае получают $H=66,93 \pm 0,62 (\frac{\frac{км}{с}}{Мпк}).$
- Во втором случае имеем $H=73,24 \pm 1,74 (\frac{\frac{км}{с}}{Мпк}).$
Противоречивые мнения по поводу гипотезы о Пузыре Хаббла
В 1998 году Зехави проводил наблюдения сверхновых типа $SNe la$. Данные звездные объекты используются для определения расстояния до удаленных тел. Они стали ключевыми в первых гипотезах о темной энергии.
По данным ученого локальные скорости красного смещения различаются со скоростями в иных частях Вселенной.
Зехави исследовал полученные пекулярные скорости $44 SNe la$ для проверки гипотезы о наличии локального войда. При этом сделал вывод о том, что:
- Земля расположена внутри области пространства с малой плотностью вещества. Недостаток в плотности составил почти 20%.
- Эта область окружена плотной оболочкой (то есть пузырем).
Войдами (пустотами) во вселенной называют пространственные области между нитями галактик, в которых практически отсутствуют галактики или их скопления. Плотность материи в таких областях в десятки раз меньше, чем средняя плотность вещества Вселенной.
В начале XXI века ученые активно начали заниматься поисками фактов, подтверждающих или опровергающих существование Пузыря Хаббла.
Как уже отмечалось, имеются два стандартных метода измерения константы Хаббла, но они дают разные результаты.
Пытаясь объяснить полученное различие, ученые из Гейдельберга взяли за основание то, что причиной расхождения является какое-то физическое явление, а не ошибка в измерениях.
Они предположили, что пузырь – это область пространства Космоса, имеющая более низкую плотность вещества. Ученые предположили, что наблюдатель находится внутри пузыря.
При этом материя вне пузыря станет притягивать находящиеся около пузыря галактики так, что заставит их перемещаться с большей скоростью, чем средняя скорость движения галактик. Тогда наблюдатель получит увеличенную величину постоянной Хаббла, в применении к окружению наблюдателя, а не ко всей Вселенной.
Исследователи уже уменьшили разницу в значениях скорости расширения Вселенной и продолжают свои работы.
Первоначально считалось, что пузырь Хаббла обладает сферической формой. Но возможно он ассиметричен, учет этой асимметрии даст возможность получить еще более точные результаты.
В 2007 году Конли сравнивали цветовые данные $SNe la$ учитывая влияние космической пыли в иных галактиках. Был сделан вывод об отсутствии локального войда.
Мосс в 2010 году исследовал данные о сверхновых и спектр реликтового излучения склонялся к отсутствию Пузыря Хаббла.
