Номер 4, страница 217 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

4. На основании каких исследований изменена постоянная Хаббла?

Постоянная Хаббла, обозначаемая $H_0$, является фундаментальным параметром в космологии, который описывает скорость расширения Вселенной в настоящее время. Её значение не было изменено одномоментно, а уточнялось на протяжении почти столетия благодаря множеству исследований и технологических прорывов. Изначально определённое Эдвином Хабблом в 1929 году значение было значительно выше современных оценок и составляло около 500 км/с на мегапарсек (Мпк). Последующие изменения и уточнения были основаны на следующих ключевых исследованиях.

Во-первых, это было открытие двух типов цефеид в 1940-1950-х годах. Астроном Вальтер Бааде обнаружил, что существуют два разных класса переменных звёзд-цефеид, которые Эдвин Хаббл использовал для измерения расстояний до галактик. У этих классов разная зависимость «период-светимость». Хаббл не знал об этом и смешивал их в своих расчётах. Когда Бааде произвёл коррекцию, рассчитанные расстояния до галактик увеличились вдвое, что, в свою очередь, привело к уменьшению значения постоянной Хаббла примерно в два раза, до ~250 км/с/Мпк.

Во-вторых, на протяжении 1950-1990-х годов велось активное уточнение шкалы космических расстояний. Астрономы, в первую очередь Аллан Сэндидж и Жерар де Вокулёр, вели долгие дебаты о точном значении $H_0$. Сэндидж получал низкие значения (около 50-60 км/с/Мпк), в то время как де Вокулёр приводил доводы в пользу более высокого значения (около 100 км/с/Мпк). Эта неопределённость была связана с систематическими ошибками в определении расстояний.

Ключевую роль сыграл проект «Ключ» космического телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope Key Project) в 1990-2001 годах. Одной из главных задач телескопа было точное измерение $H_0$. В рамках проекта были проведены наблюдения цефеид в десятках далёких галактик, что позволило откалибровать другие «стандартные свечи» — сверхновые типа Ia. В 2001 году команда проекта опубликовала результат $H_0 = 72 \pm 8$ км/с/Мпк, что стало важным шагом к разрешению споров.

В дальнейшем точность повысилась благодаря исследованиям с помощью сверхновых типа Ia (с конца 1990-х гг. по настоящее время). Проекты, такие как SH0ES (Supernova H0 for the Equation of State), используют телескоп «Хаббл» для калибровки блеска этих сверхновых по цефеидам. Этот метод, известный как «лестница космических расстояний», позволил получить одни из самых точных на сегодняшний день значений, концентрирующихся вокруг $H_0 \approx 73$ км/с/Мпк.

Наконец, совершенно независимый метод — анализ реликтового излучения (с 2000-х гг.). Космические миссии, такие как WMAP и «Планк» (Planck), составили чрезвычайно подробные карты «эха» Большого взрыва. Анализ этих данных в рамках стандартной космологической модели ($\Lambda$CDM) позволяет предсказать, какой должна быть скорость расширения Вселенной сегодня. Последние данные миссии «Планк» (2018 г.) дают значение $H_0 = 67.4 \pm 0.5$ км/с/Мпк.

Эти новейшие исследования привели к так называемому «напряжению Хаббла» — статистически значимому расхождению между значением $H_0$, полученным из наблюдений за «ближней» Вселенной (~73 км/с/Мпк), и значением, выведенным из данных о «ранней» Вселенной (~67 км/с/Мпк). Таким образом, постоянная Хаббла не просто «изменена», а её значение стало предметом активных исследований, которые могут указывать на необходимость пересмотра стандартной космологической модели.

Ответ: Постоянная Хаббла изменялась и уточнялась на основании целого ряда исследований, ключевыми из которых были: открытие двух типов звёзд-цефеид (В. Бааде), что вдвое снизило первоначальную оценку; многолетние программы по уточнению шкалы космических расстояний; наблюдения цефеид и сверхновых типа Ia с помощью космического телескопа «Хаббл» (проект HST Key Project и проект SH0ES), что привело к значению ~72-73 км/с/Мпк; и анализ данных реликтового излучения, полученных космическими аппаратами WMAP и «Планк», который дал независимую, но отличающуюся оценку ~67 км/с/Мпк, создав современную научную проблему, известную как «напряжение Хаббла».