Новости науки
Подтверждена реальность космологической загадки
Новые наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, доказали реальность космологической загадки – существование напряжения Хаббла. Согласно результатам исследования, расхождение в значениях скорости расширения Вселенной, полученных разными методами, не является следствием ошибки.
Ученые проанализировали соотношение период/светимость цефеид – переменных звезд, яркость которых тем выше, чем больше период пульсаций светимости. Эта строгая зависимость позволяет использовать цефеиды в качестве стандартных свечей для определения расстояний до галактик, где эти переменные находятся. Поскольку скорость убегания галактики из-за расширения Вселенной пропорциональна расстоянию, цефеиды были использованы для определения постоянной Хаббла.
Измерения космического микроволнового фона, так называемого реликтового излучения, показывают, что постоянная Хаббла, связывающая скорость удаления галактики с расстоянием до нее, равна 67,31 кило-метра в секунду на мегапарсек. В то же время другие методы, в том числе те, что основаны на измерении расстояний до стандартных свечей в галактиках, причем не только цефеид, но и сверхновых типа Ia, указывают на иное значение постоянной Хаббла – от 73,3 до 76,5 километра в секунду на мегапарсек. Это расхождение называется напряжением Хаббла, и оно слишком большое.
Одним из вероятных объяснений напряжения является погрешность в определении расстояний до стандартных свечей. Например, период цефеид немного отличается в зависимости от их металличности и других факторов. В новом исследовании были изучены более тысячи цефеид, что позволило с высокой точностью определить расстояния до них. Оказалось, что сценарий погрешности исключается на статистическом уровне 8 стандартных отклонений (сигм). В физике результат на уровне пять сигм или выше считается достаточно достоверным.
Результаты исследования представлены на сервере препринтов arXiv.
О вероятности наличия экзотической материи в нейтронных звездах
Ученые Хельсинского университета оценили вероятность существования экзотической формы вещества в виде холодной кварковой материи внутри нейтронных звезд.
При обычных условиях кварки объединяются в составные частицы, называемые адронами (к ним относятся нейтроны и протоны), и не встречаются изолировано, что известно под названием конфайнмента1. Кварки взаимодействуют друг с другом через глюоны – частицы-переносчики сильного ядерного взаимодействия. Однако ученые предполагают, что внутри нейтронных звезд существует холодная кварковая материя, которая состоит не из адронов, а из свободных кварков и глюонов, то есть конфайнмент в ней отсутствует.
1 Конфайнмент – явление в физике элементарных частиц, состоящее в невозможности существования кварков в свободном состоянии, поскольку в экспериментах наблюдаются только агрегаты кварков, состоящие из двух (мезоны), трех (барионы), четырех (тетракварки) и пяти (пентакварки) кварков. (Прим. ред.)
По мнению авторов исследования, текущие астрофизические наблюдения показывают, что кварковая материя возникает в самых массивных нейтронных звездах с вероятностью 80–90%. Однако, если предположить, что все нейтронные звезды состоят только из адронов, все равно должен существовать некий фазовый переход от ядерной материи к кварковой. Такой резкий переход даже в ограниченной области может повлечь за собой дестабилизацию и коллапс звезды в черную дыру.
Будущие наблюдения должны либо полностью подтвердить наличие ядер холодной кварковой материи, либо полностью опровергнуть их. Предполагается, что это станет возможным при регистрации гравитационно-волнового сигнала от последней фазы слияния двух нейтронных звезд.