Современная наука сходится во мнении, что нашей Вселенной около 13,8 миллиардов лет. Однако это не окончательная дата, а результат сложных расчетов, который, разумеется, имеет погрешность. Любопытно, что разные научные группы, использовав независимые методы, получили немного расходящиеся результаты:
Та еще задачка: сколько лет Вселенной и как ученые это вычислили
В современном мире возможно определить возраст всего — деревьев, окаменелостей, пирамид... Хитрые ученые даже вычислили возраст самой Вселенной! Но как им это удалось, если никто из них не наблюдал момент Большого взрыва? Космос сам даст все ответы, а ключи к ним — древний свет первых звезд и скорость разбегания галактик. Заинтригованы? Рассказываем, как астрономы, физики и математики сверяли данные телескопов с уравнениями Эйнштейна и вычисляли возраст Вселенной.
Freepik
Примерный возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет.
данные космической обсерватории «Планк» указывают на 13,82 миллиарда лет;
наблюдения чилийского телескопа Атакамы сокращают это значение до 13,77 миллиарда лет;
некоторые модели, учитывающие спорные данные о скорости расширения Вселенной, предполагают еще более молодой возраст.
Расхождения в сотни миллионов лет нам простым смертным кажутся невероятно большими, но в космологических масштабах это вполне укладывается в рамки погрешности измерений. Интриги в научную гонку добавляют и такие нюансы:
- разные методы дают схожие результаты — с разницей в 1%;
все еще остаются неизученные факторы, которые влияют на расчеты;
тем временем современные технологии все ближе и ближе к пределу точности.
Как отмечают исследователи из Кардиффского университета, расхождения в данных не означают ошибку — они отзеркаливают границы нашего нынешнего понимания устройства расширения пространства-времени. Не исключено, что уточнение возраста Вселенной потребует новых фундаментальных открытий, которые перевернут (и сделают это не раз) наши представления о самом времени.
Погрешность в 100 миллионов лет в разговоре о возрасте Вселенной приравнивается к расхождению в 1 день в определении года рождения человека.
Научный подвиг Эдвина Хаббла
Всего лишь столетие назад ученые были уверены, что Вселенная существует сама по себе в неизменном виде, пока в астрофизику не ворвался Эдвин Хаббл и не совершил настоящую революцию. Использовав мощнейший в ту пору 2,5-метровый телескоп Хукера в обсерватории Маунт-Вилсон, он сделал сенсационное открытие — все галактики стремительно удаляются друг от друга.
Эта фундаментальная вещь полностью изменило понимание космоса. Факт расширения Вселенной привел ученых к потрясающему (и очень простому) выводу — если галактики «разлетаются» сейчас, значит, они делали это все время, и раньше они были гораздо ближе друг к другу. Получается, что в какой-то момент времени они все находились в одной точке, откуда почему-то и начали свой путь. Так появилась самая знаменитая концепция происхождения Вселенной — теория Большого взрыва.
Временная шкала расширения пространства
С этого момента началось глобальное детективное расследование. И чтобы распутать это дело, ученым пришлось анализировать скорость удаления галактик, фиксировать и изучать реликтовое излучение, наблюдать за древнейшими звездами и при этом не забывать о теории относительности.
Реликтовое излучение — это слабое и сверхвысокочастотное электромагнитное излучение, оставшееся от начальной стадии расширения Вселенной. Это отголосок Большого взрыва, вселенское «детское фото».
Как ученые измерили возраст Вселенной с помощью реликтового излучения
Первые 400 тысяч лет после Большого взрыва Вселенная была похожа на раскаленный и излучающий плазменный суп. В этом кипящем котле темная материя формировала гравитационные ячейки будущих галактик, а плазменные волны разной длины бурлили в космическом пространстве.
Наиболее полный снимок обозримого участка Вселенной. На изображении галактики самых разных размеров, форм, цветов и возрастов. Маленькие красные галактики (их на снимке около 15000) это одни из самых удаленных галактик, когда-либо запечатленных телескопом. Похоже, они возникли почти сразу после Большого взрыва.
Когда Вселенная остыла достаточно для образования атомов водорода, она стала прозрачной, и это древнее излучение (т.е. реликтовое) вырвалось из клетки и стало свободно распространяться. Сегодня мы наблюдаем его как микроволновый фон с едва заметными температурными колебаниями, который крайне полезен для науки. Он помогает определить:
- Постоянную Хаббла.
- Кривизну пространства.
- Состав ранней Вселенной.
Звучит неплохо, но есть нюанс — измерения реликтового фона дают значение константы Хаббла 67 км\с\Мпк, а вот наблюдения сверхновых показывают 73 км\с\Мпк. И в этот раз история с погрешностью не прокатит — такая разница существенно влияет на расчет возраста Вселенной:
при 67 км\с\Мпк — 13,8 миллиарда лет;
при 73 км\с\Мпк — 12,6 миллиарда лет, т.е. моложе на 8%.
Эта нестыковочка получила название «напряжение Хаббла», и ученые действительно напряглись. Если подтвердится более высокое значение скорости расширения, это потянет за собой пересмотр возраста Вселенной в сторону уменьшения на сотни миллионов лет. А это будет значит, что некоторые звезды окажутся старше самой Вселенной. Варианта только два — либо в расчетах сокрылись ошибки, либо... что-то странное происходит со Вселенной. Ответ мы узнаем в следующей серии этого детективного сериала и да, возможно, понадобится совершенно новая физика...