Битва за темную энергию: спор об ускорении Вселенной только разгорается

В последнее время в научном сообществе все громче звучат голоса, ставящие под сомнение общепринятую теорию о том, что наша Вселенная расширяется с ускорением под действием загадочной темной энергии. Новое исследование, проведенное астрофизиками из Университета Ёнсе в Южной Корее и опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, выявило серьезные ошибки в недавней работе, которая пыталась опровергнуть эти сомнения и защитить стандартную космологическую модель. Ученые утверждают, что найденные аналитические проблемы вновь ставят под вопрос реальность ускоренного расширения Вселенной и указывают на то, что темная энергия может быть не постоянной силой, а меняющимся со временем явлением.

Спор развернулся вокруг так называемых сверхновых типа Ia, которые астрономы используют в качестве стандартных свечей для измерения космических расстояний. Примерно год назад корейская команда представила данные, говорящие о том, что если учесть возраст этих звездных взрывов, то оказывается, что расширение Вселенной уже не ускоряется, а наоборот, начинает замедляться.

Однако в июне прошлого года группа ученых из Университета Саутгемптона, в которую входили даже нобелевские лауреаты, опубликовала опровержение, заявив, что влияние возраста сверхновых на их яркость минимально, а значит, ускорение расширения это реальный факт (https://doi.org/10.1093/mnras/stag797). Казалось, что кризис в космологии удалось предотвратить, но новое исследование показывает, что выводы опровержения были сделаны на основе ошибочных расчетов.

Главная претензия корейских ученых заключается в том, что их оппоненты использовали некорректный метод сравнения сверхновых. Чтобы понять, как возраст звезды влияет на ее светимость, нужно сравнивать объекты, находящиеся на примерно одинаковом расстоянии от Земли. Иначе изменения, вызванные разницей в возрасте, смешиваются с изменениями, вызванными удаленностью. Исследователи из Саутгемптона, как выяснилось, использовали в своей выборке сверхновые из слишком широкого диапазона расстояний. Это привело к тому, что зависимость между яркостью и возрастом искусственно сгладилась, и наклон этой зависимости стал более пологим, чем он есть на самом деле. Когда же корейские ученые ограничили выборку более узким диапазоном, сильная связь между светимостью и возрастом вновь проявилась в полной мере.

Кроме того, авторы нового исследования указывают на еще одну важную логическую ошибку в работе своих оппонентов. Даже если предположить, что возраст родительских галактик, в которых взрываются сверхновые, меняется с расстоянием медленнее, чем считалось ранее, это автоматически приводит к тому, что наклон кривой зависимости между возрастом и светимостью становится круче. Эти две величины связаны обратной зависимостью: когда одна уменьшается, другая неизбежно растет.

В опровергающем исследовании авторы обратили внимание только на первое изменение, полностью проигнорировав второе. Когда же оба эффекта рассматриваются вместе, как того требует физика, итоговая поправка на возраст оказывается практически такой же, как и в исходной работе корейской команды, а значит, их вывод о замедлении расширения остается в силе.

Особую значимость этому спору придает то, что выводы ученых из Ёнсе удивительно хорошо согласуются с данными, полученными совершенно независимым методом, а именно с измерениями барионных акустических колебаний, сделанными с помощью прибора DESI. Оба подхода указывают на одну и ту же картину: темная энергия, которая считается двигателем ускорения, вероятно, не является постоянной космологической константой, а со временем слабеет.

Это означает, что Вселенная сейчас действительно может переживать фазу замедления своего роста. Корейские исследователи подчеркивают, что для защиты столь необычного утверждения, как ускоренное расширение, сначала нужно безупречно доказать, что используемые методы калибровки сверхновых не зависят от их возраста. Однако имеющиеся данные все убедительнее говорят об обратном.

В итоге, вместо того чтобы поставить точку в споре, новое исследование лишь разжигает его. Авторы работы не просто критикуют своих оппонентов, но и предлагают конкретный способ разрешить ситуацию. Они рекомендуют для будущих наблюдений использовать только те сверхновые, которые взрываются в молодых галактиках примерно одного возраста, независимо от того, насколько далеко они находятся.

Такой подход позволит избежать путаницы между эффектами расстояния и возраста. Предварительные тесты этого метода уже дали результаты, совпадающие с их предыдущими выводами, а с вводом в строй новых мощных телескопов, таких как обсерватория Веры Рубин, можно будет провести окончательную проверку. Итоговое исследование показывает, что фундаментальный вопрос о том, ускоряется или замедляется наша Вселенная прямо сейчас, остается открытым, и ответ на него потребует гораздо более тщательного анализа, чем считалось ранее.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях