Свет далеких галактик подсказывает, что они удаляются от нас, причем кажется, что все быстрее и быстрее. Чтобы объяснить это ускоряющееся расширение Вселенной, создана концепция так называемой темной энергии — неизвестной силы, действующей в пустоте между галактиками.
Недавно команда физиков выразила серьезные сомнения по этому поводу. После собственных наблюдений они пришли к выводу, что никакого ускорения расширения Вселенной не происходит: это лишь кажущийся эффект, который возникает по другой причине.
Расширение Вселенной стало очевидно благодаря тому, что свет от далеких галактик приходит к нам намного более «красным», чем от близких. Именно красный — самый длинноволновой видимый свет. Поэтому астрономы называют этот эффект красным смещением.
Так происходит потому, что за миллиарды лет движения до земного наблюдателя световые волны от далеких источников растягиваются вместе с пространством-временем Вселенной. Подобное расширение предсказывали уравнения теории относительности в интерпретации советского ученого Фридмана, и именно его астрономы обнаружили, сравнивая цвет далеких и близких галактик.
Значение имеет еще одна деталь: чем быстрее от нас уходит источник, тем больше удлиняется волна. В космосе именно это и наблюдают: чем дальше галактики, тем они краснее. Выходит, они улетают быстрее.
В астрофизике сложилось представление о том, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением, и происходит это под действием неизвестной темной энергии. Удалось даже вычислить скорость расширения Вселенной. Оно известно как постоянная Хаббла. Но с ней возникла интересная проблема.
Постоянную Хаббла подсчитывали двумя разными и максимально надежными способами. Во-первых, по свету далеких сверхновых и ярких переменных звезд под названием «цефеиды», которые отлично изучены и служат ориентирами для определения расстояний до галактик. Во-вторых, по распространенному по всей Вселенной очень слабому, фоновому излучению, которое можно назвать электромагнитным «эхом» Большого взрыва. Оно называется реликтовым излучением.
Проблема оказалась в том, что эти два метода измерений скорости расширения Вселенной дали разные результаты. По цефеидам вышло, что при расстоянии между галактиками в 3,26 миллиона световых лет пространство между ними расширяется настолько, что отдаляет их друг от друга со скоростью 73 километра в секунду. Соответственно, при вдвое большем расстоянии эта скорость удваивается, и так далее. Но по реликтовому излучению оказалось не 73, а всего 68 километров в секунду. Это странное несовпадение прославилось как напряженность Хаббла.
Недавно команда астрофизиков из Университета Кентербери (Новая Зеландия) пришла к заключению, что космология напрасно так «напрягается»: никакого ускорения расширения Вселенной, как и необходимой для этого темной энергии, нет вообще.
В статье для издания Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters исследователи описали результаты своих наблюдений за объектами, вернее — за событиями в космосе, по которым тоже можно многое измерить и вычислить. Речь идет о взрывах сверхновых звезд особой разновидности, так называемого типа Ia.
Напомним, сверхновыми взрываются «умирающие» массивные звезды, когда сбрасывают свои внешние слои. Но бывает, что взрывается бывшее ядро уже «умершей» звезды — белого карлика. Такая участь его ожидает, если он поглощает слишком много вещества своей жертвы — близкой звезды-компаньона — или вовсе сливается с ней. Когда она от этого вспыхивает, это и есть сверхновая Ia.
Ученые измерили степень красного смещения этих вспышек и сравнили ее с тем, какой она должно быть в двух возможных случаях: если Вселенная действительно расширяется все более ускоренно и если дело не в этом, а в том, что время в разных местах в космосе идет по-разному. У исследователей вышло, что верно, скорее, второе.
Авторы новой научной работы — сторонники так называемой негомогенной космологии. Как известно, гравитация искривляет «ткань» пространства-времени так, что замедляет ход времени в зоне действия этой гравитации. Это подтверждено сравнением показаний атомных часов на борту самолета в воздухе и точно таких же часов на Земле. Наверху в авиарейсе прошло чуть больше времени.
С точки зрения сторонников стандартной космологической модели, такое искривление не влияет на наблюдения космоса, поскольку на больших масштабах Вселенная однородна. Но в рамках негомогенной космологии она неоднородна: какие-то крупные части богаты материей, какие-то очень бедны. Значит, время в разных крупных областях Вселенной течет тоже по-разному.
Исследователи подсчитали, что внутри Млечного Пути из-за его притяжения время идет на 35 процентов медленнее, чем в пустоте войдов, где нет источников гравитации. Тогда получается, что далеко в межгалактическом пространстве с момента Большого взрыва прошло гораздо больше времени, чем в нашей Галактике. Именно из-за этой разницы в ходе времени, по версии ученых, возникает наблюдаемое красное смещение далеких галактик. Астрофизики подозревают, что Вселенная действительно расширяется, но без помощи гипотетической темной энергии.
Галактики на снимке телескопа «Хаббл»НАСА