Космос перестает расширяться: ученые заподозрили, что темная энергия ослабевает
Самое большое в истории собрание вспышек сверхновых звезд натолкнуло астрофизиков на неожиданные выводы. Анализ новых данных показал: загадочная темная энергия, которая заставляет космос расширяться, вовсе не так стабильна, как считали ранее. Ученые пока осторожны в выводах, но сила, раздувающая пространство, могла начать ослабевать. Это повлияет на масштаб Вселенной.
Открытие сделали благодаря проекту Union3. Это крупнейшая база данных сверхновых типа Ia (читается как «один а»), которую собрала международная группа Supernova Cosmology Project (SCP). Ее действия координирует Лаборатория Беркли в США. В новый каталог вошло 2087 сверхновых из 24 разных наблюдательных программ. Это почти в четыре раза больше, чем в предыдущем релизе Union2, опубликованном в 2010 году.
Сверхновые типа Ia — это взрывы белых карликов, финальная стадия эволюции звезд, похожих на наше Солнце. Эти вспышки обладают почти одинаковой яркостью, поэтому их удобно использовать как «стандартные свечи», чтобы измерять расстояния во Вселенной. Чем дальше вспышка, тем тусклее она выглядит и тем сильнее ее свет смещен в красный диапазон. Это смещение показывает, как быстро удаляется от нас объект — а значит, насколько быстро расширяется само пространство.
Сравнивая яркость и красное смещение тысяч сверхновых, ученые могут восстановить историю расширения Вселенной. Именно так в 1998 году астрономы во главе с Солом Перлмуттером, ныне сотрудником Лаборатории Беркли и профессором Калифорнийского университета, обнаружили ускоренное расширение космоса. Это стало первым указанием на существование темной энергии и принесло команде Нобелевскую премию.
В новом исследовании использован более точный статистический подход — байесовская иерархическая модель. Она учитывает даже те ошибки, которые нельзя измерить напрямую, например, изменение пропускной способности телескопов с течением времени. Это позволило привести данные из разных обсерваторий к единому стандарту, как если бы все измерения проводились с помощью одного инструмента. Такой подход снижает расхождения между наблюдениями и повышает доверие к выводам.
Главный автор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal — астрофизик Дэвид Рубин из Гавайского университета. Он объясняет: если темная энергия действительно слабеет, это означает, что со временем ускорение расширения может замедлиться, а в далеком будущем Вселенная вообще перестанет расширяться или даже начнет сжиматься. Все зависит от баланса между темной энергией и материей.
Наблюдения сверхновых не единственный способ изучать темную энергию. Второй ключевой подход — это измерения барионных акустических колебаний. Это колебания плотности вещества в ранней Вселенной, по которым можно проследить, как галактики собирались в крупномасштабные структуры. Этим методом занимается международный проект DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), который также курирует Лаборатория Беркли.
Важно, что обе независимые методики сейчас дают схожие намеки: поведение темной энергии может не соответствовать стандартной космологической модели ΛCDM. В ней предполагается, что сила темной энергии, обозначаемая греческой буквой λ, не меняется со временем. Новые данные с этим не согласуются.
Соавтор статьи физик Грег Олдеринг добавил, что в ближайший год в Union3 планируют включить еще три больших набора сверхновых, включая те, что находятся ближе к нам и важны для калибровки. Это усилит аргументы в пользу новой модели или, наоборот, опровергнет их.
В перспективе база Union3 станет основой для анализа десятков тысяч сверхновых, которые в будущем будут наблюдать обсерватория Веры Рубин и космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман. Тогда у ученых появится возможность не только подтвердить или опровергнуть гипотезу об изменении темной энергии, но и понять, из чего вообще состоит наш мир.
Подробнее о результатах — в The Astrophysical Journal.
Визуализация J. Schmidt and K. Arcand/NASA
Самое популярное
