На протяжении десятилетий ученые полагали, что Вселенная расширяется с ускорением. Однако новое исследование ставит под сомнение эту фундаментальную догму, предполагая, что темпы расширения космоса могут, наоборот, замедляться.
Результаты работы, опубликованные 6 ноября в издании Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, бросают вызов устоявшемуся представлению о «темной энергии» — загадочной силе, которая, как считалось, разгоняет галактики. Исследователи не обнаружили убедительных доказательств того, что Вселенная продолжает ускоряться.
Если эти выводы подтвердятся, они могут радикально изменить наше понимание темной энергии, помочь разрешить давнюю «проблему Хаббла» и пересмотреть теории о прошлом и будущем Вселенной.
Профессор Ён Ук Ли из Университета Ёнсе в Южной Корее, руководивший исследованием, утверждает, что Вселенная уже вступила в фазу замедленного расширения. Его команда также пришла к выводу, что темная энергия эволюционирует гораздо быстрее, чем предполагалось ранее. Если эти результаты найдут дальнейшее подтверждение, это станет крупнейшим сдвигом в космологии со времен открытия темной энергии 27 лет назад.
Почти три десятилетия назад астрономы пришли к выводу об ускоряющемся расширении Вселенной, основываясь на измерениях далеких сверхновых типа Ia. Это открытие, совершенное в 1998 году, принесло его авторам Нобелевскую премию по физике в 2011 году, утвердив темную энергию как ключевой элемент космологической картины.
Новое исследование Университета Ёнсе подвергает сомнению саму основу этих выводов. Сверхновые типа Ia, долгое время считавшиеся надежными «стандартными свечами» для измерения космических расстояний, оказались зависимыми от возраста звезд, из которых они образуются.
Даже после стандартизации их яркости, команда обнаружила, что сверхновые, возникающие из более молодых звезд, кажутся тусклее, тогда как сверхновые из старых звезд — ярче. Анализ данных от 300 галактик, служивших хозяевами для сверхновых, подтвердил этот возрастной эффект с исключительно высокой степенью достоверности, превышающей 99,999%.
Это означает, что часть потускнения сверхновых, ранее приписываемая космическому ускорению, могла быть вызвана различиями в популяциях звезд, а не только расширением Вселенной.
Когда команда внесла поправки на этот возрастной эффект, данные сверхновых перестали соответствовать стандартной космологической модели ΛCDM, которая предполагает постоянство темной энергии. Вместо этого они лучше согласовывались с новой моделью, поддерживаемой проектом Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI).
Эта альтернативная модель опирается на барионные акустические осцилляции (BAO) — по сути, древние звуковые волны времен Большого взрыва — и данные космического микроволнового фона (CMB). Оба источника указывают на то, что темная энергия не является постоянной, а ослабевает и изменяется со временем.
Объединив скорректированные данные сверхновых с результатами, полученными из BAO и CMB, ученые получили убедительные доказательства: Вселенная больше не ускоряется, а вступила в фазу замедленного расширения.
Профессор Ли поясняет, что в рамках проекта DESI ключевые результаты были получены путем комбинирования нескорректированных данных сверхновых с измерениями барионных акустических осцилляций. Это привело к выводу, что Вселенная будет замедляться в будущем, но в настоящее время все еще ускоряется. Однако анализ профессора Ли, учитывающий поправку на возрастной эффект, показывает, что замедление уже происходит сегодня. Примечательно, что это согласуется с независимыми предсказаниями, основанными только на BAO или на комбинации BAO и CMB, хотя этому факту до сих пор уделялось мало внимания.
Для дальнейшего подтверждения своих выводов команда из Ёнсе проводит так называемый «тест без эволюции». Этот подход предполагает анализ только сверхновых из молодых, коэвальных галактик — то есть тех, чьи звезды имеют схожий возраст — по всему диапазону красных смещений. Предварительные результаты уже подтверждают основное заключение.
«В ближайшие пять лет, благодаря Обсерватории имени Веры Рубин, которая обнаружит более 20 000 новых галактик, содержащих сверхновые, точные измерения возраста позволят провести гораздо более надежную и окончательную проверку космологии сверхновых», — подчеркивает Чуль Чунг, один из ведущих авторов исследования, наряду с аспирантом Джунхёком Соном.
Обсерватория имени Веры Рубин, расположенная высоко в чилийских Андах, оснащена самой мощной в мире цифровой камерой. Начав научные операции в этом году, она обещает произвести революцию в нашем понимании как Солнечной системы, так и всей Вселенной.
После Большого взрыва, произошедшего примерно 13,8 миллиарда лет назад, Вселенная быстро расширялась, пока гравитация не начала замедлять этот процесс. Затем, около девяти миллиардов лет спустя, ученые обнаружили, что расширение снова ускорилось. Это ускорение было приписано темной энергии, которая, как считается, составляет около 70 процентов массы-энергии Вселенной.
Несмотря на десятилетия исследований, темная энергия остается одной из самых загадочных тайн науки. В прошлом году данные проекта DESI в Тусоне, Аризона, уже намекали на то, что влияние темной энергии могло меняться со временем — идея, которая теперь получает все большее подтверждение благодаря новым результатам команды из Университета Ёнсе.
С помощью таких передовых инструментов, как DESI и Обсерватория имени Веры Рубин, астрономы надеются наконец раскрыть природу темной энергии и понять, как она формирует судьбу космоса.
