Скорость расширения Вселенной нуждается в очередном пересмотре

Некоторые типы сверхновых, или взрывающихся звезд, более распространены, чем считалось раньше, обнаружили астрономы Университета Аризоны. Результаты были опубликованы в Astrophysical Journal в двух статьях и обещают принести серьезные последствия для крупных космологических вопросов, например, с какой скоростью расширяется Вселенная с момента Большого Взрыва. Одним из важнейших следствий новой работы является то, что скорость расширения Вселенной может быть не такой быстрой, как пишут в учебниках.

Команда ученых под руководством астронома Питера Милна обнаружила, что сверхновые типа Iа, которые считались настолько однородными, что космологи использовали их в качестве космических «маяков», чтобы проникнуть в глубины Вселенной, попадают в разные популяции. Их результаты можно сравнить с проверкой 100-ваттных лампочек в магазине с последующим выводом, что они отличаются по яркости.

«Мы обнаружили, что различия не являются случайными, а делят сверхновые типа Iа на две группы, из которых та, что рядом с нами в меньшинстве, оказывается в большинстве на больших расстояниях, — говорит Милн. — Среди них есть разные популяции, которые не были идентифицированы. Предполагалось, что когда вы переходите от ближнего до дальнего диапазонов, тип сверхновых Iа остается одним. Но это не так».

Открытие проливает свет на широко распространенный взгляд, что Вселенная расширяется быстрее и быстрее под влиянием плохо понимаемой силы под названием темная энергия. Этот взгляд основан на наблюдениях, которые принесли трем физикам Нобелевскую премию в 2011 году, в том числе и выпускнику Аризонского университета Брайану Шмидту.

Те нобелевские лауреаты независимо обнаружили, что многие сверхновые оказываются слабее, чем предполагалось, потому что находятся дальше от Земли, чем должны были быть, если бы Вселенная расширялась с одинаковой скоростью. Это указало на то, что скорость, с которой звезды и галактики удаляются друг от друга, увеличивается. Другими словами, что-то подталкивает расширение Вселенной.

«Идея, лежащая в основе этого рассуждения, заключается в том, что сверхновые Iа должны быть одной яркости — при взрыве очень похожи. Когда люди выяснили, почему так, они начали использовать их как верстовые столбы для дальней стороны Вселенной.

Эти далекие сверхновые должны быть похожи на те, что рядом с нами, поскольку не сильно отличаются от них, но оказались слабее, чем ожидалось. Потому люди пришли к выводу, что они дальше, чем ожидалось, а это, в свою очередь, привело к выводу, что Вселенная расширяется быстрее, чем делала это в прошлом».

Милн и его соавторы — Райан Фоли из Университета Иллинойса, Питер Браун из Texas A&M University и Готэм Нараян из Национальной оптической астрономической обсерватории в Тусоне — наблюдали за большой выборкой сверхновых типа Iа в ультрафиолетовом и видимом свете. Для своего исследования они объединили наблюдения, сделанные космическим телескопом Хаббл, с наблюдениями спутника NASA Swift.

Данные, собранные «Свифтом», имеют важное значение, поскольку различия между популяциями — небольшие сдвиги в сторону красного или синего спектра — едва различимы в видимом свете, но стали очевидны с наблюдениями Swift в ультрафиолетовом спектре.

«Это большие результаты, — говорит Нил Герелс, главный исследователь спутника Swift, соавтор первой работы. — Я рад, что Swift предоставил такие важные наблюдения, которые позволили провести научные исследования, независимые от основной миссии. Он продемонстрировал, что наш спутник может реагировать на новые явления довольно гибко».

«Осознание того, что есть две группы сверхновых типа Ia, пришло с данными Swift, — говорит Милн. — Тогда мы пошли по другим наборам данным, чтобы увидеть то же самое. И выявили тенденцию, присущую всем другим наборам данных».

«Вглядываясь назад во времени, мы видим изменение в популяции сверхновых, — добавляет он. — Взрыв немного другой, и это незаметно в оптическом, но заметно в ультрафиолетовом диапазоне».

«Поскольку никто не понял этого раньше, все сверхновые сбрасывались в одну бочку. Но если вы посмотрите на 10 таких поблизости, эти 10 будут краснее среднестатистического образца из 10 далеких сверхновых».

Авторы приходят к выводу, что некоторые из отмеченных ускорений Вселенной можно объяснить цветовым различием между двумя группами сверхновых, тем самым уменьшив общий показатель ускорения. Это, в свою очередь, уменьшит количество темной энергии.

«Мы предполагаем, что наши данные свидетельствуют о наличии меньшего количества темной энергии, чем пишут в учебниках, но не можем назвать цифры, — говорит Милн. — До нашей работы две популяции сверхновых никак не разделялись. Чтобы получить конкретные цифры, нужно проделать всю работу заново, отдельно для красной и синей популяций».

Авторы отмечают, что необходимо собрать больше данных, прежде чем ученые смогут понять влияние находки на текущие показатели темной энергии.