После Большого взрыва, произошедшего 13,8 миллиарда лет назад, расширение Вселенной замедлялось под действием гравитации. Однако в 1998 году астрономы сделали неожиданное открытие. Наблюдения за далекими сверхновыми типа Ia показали, что они тусклее, чем должны быть. Следовательно, они располагались дальше, чем предсказывала модель, а это означало, что примерно девять миллиардов лет после рождения Вселенная начала расширяться с ускорением.
Открытие, удостоенное Нобелевской премии по физике в 2011 году, привело к появлению концепции темной энергии. Эта загадочная сила, составляющая примерно 70% плотности энергии нашего мира, действует словно антигравитация, расталкивая галактики. В стандартной космологической модели, известной как Лямбда-CDM, темная энергия считается космологической постоянной — ее сила не меняется со временем.
Однако в последние годы начали появляться данные, которые ставят под сомнение постоянство темной энергии. Например, измерения барионных акустических осцилляций — своего рода «эха» Большого взрыва — намекали, что темная энергия может изменяться. Новое исследование представило самые убедительные на сегодня доказательства этой гипотезы и указало на конкретный источник ошибки в прежних расчетах.
Группа астрономов показала, что сверхновые типа Ia, долгое время считавшиеся «стандартными свечами» для измерения космических расстояний, на самом деле сильно зависят от возраста своих звезд-предшественников. Результаты опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Исследователи проанализировали данные по 300 галактикам, в которых вспыхивали сверхновые. Они обнаружили с крайне высокой степенью достоверности (99,999%), что даже после стандартной калибровки яркости сверхновые из молодых звездных популяций выглядят более тусклыми, а из старых — более яркими.
Поскольку далекие галактики в среднем моложе близких, это создает систематическое смещение: далекие сверхновые кажутся тусклее и, следовательно, дальше, чем они есть на самом деле, создавая иллюзию ускоренного расширения.
Ученые разработали метод для коррекции этого возрастного смещения. Когда его применили к данным по сверхновым, наблюдения перестали согласовываться со стандартной моделью Лямбда-CDM, которая предполагает ускорение. Вместо этого скорректированные данные идеально совпали с моделью, основанной на независимых измерениях барионных акустических осцилляций (BAO) и реликтового излучения (CMB).
При объединении всех трех наборов данных — скорректированных сверхновых, BAO и CMB — стандартная модель Лямбда-CDM была исключена с подавляющей статистической значимостью. Совокупный анализ показал, что темная энергия ослабевает со временем, Вселенная уже не ускоряется, а перешла в фазу замедленного расширения. Этот вывод может также помочь разрешить «проблему Хаббла» — расхождение в оценках скорости расширения Вселенной, полученных разными методами.
Таким образом, ускоренное расширение Вселенной может оказаться не фундаментальным свойством космоса, а следствием систематической ошибки в измерениях, которую не учитывали ранее. Значит, темная энергия, скорее всего, не постоянна, а ее сила со временем ослабевает.
Если выводы ученых подтвердятся, это приведет к смене парадигмы в космологии и откроет новую главу в понимании прошлого и будущего нашего мира. Дальнейшие наблюдения с помощью новых инструментов, таких как Обсерватория имени Веры Рубин, предоставят еще больше данных для проверки этой гипотезы.