Покушение на тёмную энергию

7 января 2020 Наука и жизнь (nkj.ru) Алексей Понятов

Графики отличия светимости сверхновых типа Ia по сравнению с Вселенной без ускоренного расширения, которой соответствует пунктирная линия. -->

Сплошная чёрная линия – данные по светимости, использованные при открытии ускоренного расширения Вселенной. Красная линия – эволюция светимости сверхновых, связанная с её зависимостью от возраста (результат данного исследования). Видно, что эволюция светимости с возрастом похожа на ускоренное расширение.

     Астрономы обнаружили, что, возможно, Вселенная не расширяется ускоренно, а, значит, отсутствует необходимость в существовании тёмной энергии.

     Название «тёмная энергия» космологи дали неизвестному фактору, который вызывает ускоренное расширение Вселенной, открытое в 1998 году (Нобелевская премия по физике за 2011 год). При отсутствии тёмной энергии гравитация должна приводить к замедлению расширения.

     Это открытие было сделано на основе измерения расстояний до очень далёких галактик с большим красным смещением методом «стандартных свечей». Смысл метода в том, что если знать светимость источника, то расстояние до него можно рассчитать по степени ослабления принятого излучения (чем дальше "свеча", тем меньше её видимая яркость). В астрономии для этой цели используют сверхновые звёзды типа Ia. Они вспыхивают, когда масса белого карлика, на который под действием гравитации оседает окружающее его вещество, достигает определенного значения, называемого пределом Чандрасекара. Поскольку все такие сверхновые обладают примерно одинаковой массой, то и светимость у них должна быть почти одинакова.

     Исследование сверхновых типа Ia показало, что очень далёкие галактики расположены дальше, чем это следует из закона Хаббла, связывающего расстояния до галактик с величиной их красного смещения. Это и привело астрономов к выводу об ускоренном расширении Вселенной.

       Однако этот результат основан на предположении, что светимость сверхновых типа Ia не эволюционирует при увеличении возраста галактик или, другими словами, красного смещения. Анализ новых наблюдений, проделанных в течение 9 лет южнокорейскими астрономами Университета Йонсей и Института астрономических и космических наук, показывает, что это предположение, скорее всего, ошибочно. Статья, описывающая результаты этого исследования, принята к публикации в Astrophysical Journal. Ознакомиться с ней можно на сайте arxiv.org.

     Корейские астрономы провели очень точные спектроскопические измерения, охватывающие большинство близлежащих ранних галактик, в которых были зарегистрированы сверхновые типа Ia. Благодаря этому они получили надежные оценки возраста и металличности (содержания элементов тяжелее гелия) этих галактик и обнаружили корреляцию между светимостью сверхновых и возрастом галактик при уровне достоверности 99,5%. Проще говоря, с очень высокой степенью надёжности они обнаружили связь между светимостью сверхновых и возрастом галактик. Основываясь на этом, авторы работы полагают, что обнаруженные ими ранее корреляции светимости с морфологией и массой галактик, а также со скоростью звездообразования, скорее всего, связаны именно с зависимостью от возраста. Причина этого пока не ясна.

     Это означает, что уменьшение яркости сверхновых происходит не только из-за увеличения расстояния до них, но и из-за разницы в возрасте галактик, в которых они находятся. Далёкие галактики мы видим более молодыми, чем близлежащие. Таким образом, оценки расстояний, использованных для вывода об ускоренном расширении Вселенной, оказываются завышенными. Более того, по крайней мере, большая часть уменьшения яркости связана именно с эволюцией светимости сверхновых с возрастом. А это ставит под сомнение ускоренное расширение Вселенной и соответственно существование тёмной энергии.

     Авторы работы не отрицают существование тёмной энергии, но заявляют, что найденная зависимость должна быть подробно рассмотрена в космологии SN, прежде чем детально обсуждать темную энергию. Чтобы поставить результат на более прочную основу, исследователи собираются увеличить число исследуемых галактик, в том числе и более далёких.

     Заметим, что существование тёмной материи подтверждается рядом других исследований, в том числе космического микроволнового фона (реликтового излучения), которые как раз соответствуют большим красным смещениям. хотя и там в последнее время появились вопросы. Так что ждём дальнейших результатов.