Физики затормозили Вселенную?

Доказательства ускоренного расширения Вселенной  оказались неубедительны, что ставит под сомнение существование тёмной энергии.

Нобелевскую премию по физике за 2011 год присудили трем астрономам за открытие в 1998 году ускоренного расширения Вселенной. Свои выводы они обосновали наблюдениями за сверхновыми типа Iа, расстояния до которых можно определить с большой точностью по их видимой яркости. Дело в том, что они вспыхивают при достижении звездой строго определенной массы на стадии белого карлика  и поэтому имеют одинаковую, стандартную светимость. Масса такой звезды растет благодаря поглощению вещества из окружающего космоса. Видимая яркость звезд зависит от их удаленности от нас, поэтому, сопоставляя для сверхновых Iа из разных галактик их наблюдаемую яркость с известной светимостью, астрономы определяют расстояния до них.

С другой стороны, поскольку Вселенная расширяется с постоянной скоростью, расстояния до галактик можно определить по закону Хаббла, в соответствии с которым величина красного смещения излучаемого ими света прямо пропорциональна их удалённости. Нобелевские лауреаты обнаружили, что для далеких галактик расстояние, вычисленное по сверхновым, больше, чем по закону Хаббла. Это означает, что Вселенная расширяется ускоренно. Попытка объяснить этот факт привела к кардинальному пересмотру космологической модели и появлению в ней так называемой «тёмной энергии» - источника ускорения.  В дальнейшем новую модель косвенно подтвердили другие измерения, в частности, измерения реликтового излучения.

Исследователи из Оксфорда проанализировали 740 сверхновых типа Iа (что более чем в десять раз превышает число звёзд, исследованных нобелевскими лауреатами), и пришли к выводу, что доказательства ускоренного расширения Вселенной неубедительны. Соответственно, они поставили под сомнение существование темной энергии, играющей ключевую роль в современной космологии. Полностью результаты работы опубликованы в журнале Nature Scientific Reports.

Большое число изученных звезд позволило авторам работы проделать строгие статистические расчеты и учесть целый ряд факторов, связанных как с особенностями излучения сверхновых, так и с поглощением света межзвездной пылью. Также они учли и самые последние сведения, полученные относительно сверхновых. Оказалось, что значимость результата о различии расстояний, полученных с помощью сверхновых и законом Хаббла, в лучшем случае не превышает трех сигм. Иными словами, полученный результат может быть просто случайным отклонением из-за погрешностей измерений и влияния различных случайных факторов.

Напомним, что сигма в статистике представляет собой величину, характеризующую, грубо говоря, случайное отклонение измеряемого параметра от ожидаемого значения. В физике принято, что если отклонение составляет меньше трех сигм, то этого недостаточно, чтобы сделать вывод о принципиальном отличии величин, т. е. о наличии нового явления, потому что такое отклонение может быть просто случайным. Отклонение в интервале от трех до пяти сигм уже может свидетельствовать о возможности нового эффекта. И лишь при отклонении более пяти сигм мы со значительной долей уверенности говорим, что оно – неслучайно.

Руководивший исследованиями профессор физики Оксфордского университета и Института имени Нильса Бора в Копенгагене Субир Саркар (Subir Sarkar) указывает, что результат 1998 года  связан с упрощенным анализом данных в рамках предложенной еще в 1930-м году модели однородной материи, ведущей себя как идеальный газ. Отсутствует пока и теоретическое понимание энергии вакуума.

Все остальные доказательства лишь косвенные и получены опять-таки в рамках существующей модели. То же реликтовое излучение зависит от темной энергии не напрямую. Саркар полагает, что эта работа побудит к более тщательному анализу космологических данных и вдохновит теоретиков на создание более точных космологических моделей.

Возможно, значительного прогресса удастся здесь достигнуть, когда вступит в строй Европейский чрезвычайно большой телескоп (European Extremely Large Telescope,E-ELT), которому потребуется около 10-15 лет, чтобы накопить необходимые данные.