Приямвада Натараджан - Карта Вселенной [Главные идеи, которые объясняют устройство космоса]

Перлмуттер и его коллеги из команды упорно готовились к пресс-конференции. Интерес средств массовой информации разжигался сведениями о том, что обе группы близки к консенсусу по поводу столь важного вопроса, как судьба Вселенной, оказавшаяся зависимой от таинственной величины, именуемой космологической постоянной. Вначале в центре внимания была команда проекта «Космология со сверхновыми», обнаружившая большее число сверхновых. «Команда больших Z» представила данные только по трем сверхновым. Однако еще до открытия ежегодного собрания Американского астрономического общества в январе 1998 г. в Вашингтоне Перлмуттер с соратниками принялись утверждать, что они могли бы найти доказательства существования не равной нулю космологической постоянной. Группа полагала, что не заметила этого лишь по причине грубой исходной ошибки самого Эйнштейна и его убежденности в статичности Вселенной. Еще через шесть недель на конференции в Лос-Анджелесе команда Рисса после исправления основной погрешности, связанной с учетом поглощения космической пылью, также сообщила о существовании не равной нулю лямбды, что соответствовало гипотезе об ускоренном расширении Вселенной. Астрономические наблюдения, а также данные по реликтовому излучению также указывали на равное 1 значение омеги, которое состоит из вкладов обычной и темной материи и космологической постоянной. Вскоре после этого в журнале Scientific American была опубликована статья журналиста Джеймса Гланца, подробно описавшего всю историю поиска и обнаружения сверхновых {16} . К этому моменту обе группы лишь предъявляли свои доказательства существования космологической постоянной, но воздерживались от притязаний на открытие. Объявление об открытии требовало высшей степени убежденности в правоте, а также уверенности и ответственности за надежность используемой методологии при анализе и оценке ошибок в расчетах.

Наконец, 22 февраля 1998 г. Перлмуттер доложил все результаты «Космологии со сверхновыми» на 3-м Международном симпозиуме по источникам и детектированию темной материи, проводимом в городке Марина-дель-Рэй Калифорнийским университетом. Сразу после симпозиума от команды выступил Филиппенко, начавший свою речь со смелого утверждения: «Вы либо получили результат, либо нет. У „Команды больших Z“, — продолжил он, — один результат есть, и мы его сообщаем публично». Он объявил, что его команда с высокой степенью уверенности утверждает, что космологическая постоянная существует, и может предъявить в пользу этого весомые доказательства. Сверхновые, расположенные на расстояниях в миллиарды световых лет и дальше, кажутся нам более тусклыми из-за того, что Вселенная сейчас расширяется быстрее, чем в тот момент, когда эти звезды взорвались, и отодвигает их дальше от Земли. Само ускоренное расширение вызывается темной энергией, которая проявляет себя в значении космологической постоянной. Темная энергия окончательно стала реальностью. Как легко можно было предвидеть, сразу после этих выступлений между командами (а также внутри самих команд) разгорелась острая борьба из-за оценки заслуг, достижений и наград каждого из участников {17} .

Конечно, при таком великом открытии не обошлось без попыток найти другие возможные объяснения полученным результатам. Возникли подозрения, что природа сыграла с исследователями злую шутку, то есть не являются ли эти самые удаленные от нас сверхновые вообще какими-то другими объектами — совсем иными «зверушками»? Химический состав самых молодых галактик не столь богат, как у более старых, возможно, это могло стать объяснением их пониженной яркости. Однако спектры близких и далеких галактик оказались похожими, а сколь-нибудь заметная разница в составе должна была проявиться и в спектрах, так что обе команды сочли наиболее правдоподобным объяснением то, что Вселенная действительно ускоряется, оставляя сверхновые далеко позади породивших их взрывов. Поскольку обе группы, совершенно независимо друг от друга и пользуясь совершенно разными методами анализа, сумели обнаружить большую часть сверхновых, прийти к одинаковому результату и убедить в этом самих себя и друг друга, им не составило труда убедить в этом и все остальное космологическое сообщество. Теперь при дальнейших обсуждениях не происходило противостояния ярких личностей, тех, кто мог бы оспорить эти претензии, как было в прошлом. Несмотря на то что обнаружение космологической постоянной представляет собой весьма радикальное открытие, оно было воспринято научной общественностью довольно спокойно. Возможно, это объясняется тем, что открытие хорошо согласовывалось с предыдущими результатами того, что омега равна 1, полученными из данных по реликтовому излучению и из других астрономических наблюдений, и оно было принято мягко. Кроме того, признанию новой идеи немало способствовал и тот факт, что космологическая постоянная оказалась старой знакомой теоретиков, представленной в уравнениях Эйнштейна десятки лет назад.

Космологическая постоянная была легко и быстро воспринята учеными, поскольку позволила разобраться с некоторыми старыми проблемами космологии. Например, дала возможность объяснить противоречия, относящиеся к возрасту Вселенной (когда, например, при измерениях возраст некоторых горных пород и даже звезд превышал возраст самой Вселенной), что плохо укладывалось в рамки используемых ранее моделей Большого взрыва и холодной темной материи. С обнаружением темной энергии стало очевидно, что увеличение скорости расширения Вселенной требует учета времени, а это неожиданно приводит к «старению» Вселенной. Существование темной энергии позволяет также понять, почему вклад материи в величину омеги является относительно малым, хотя множество астрономических наблюдений свидетельствует о близком к 1 значении омеги. Из-за этого при «инвентаризации» космоса постоянно терялся один из важных компонентов.

Хотя темная энергия является удобным заполнителем, который помогает увязать несколько наблюдаемых свойств Вселенной, это просто замещающий термин. Как и в случае с темной материей, мы знаем, что темная энергия существует, но мы не имеем представления о ее происхождении и эволюции. Мы смогли как-то улучшить учет содержимого Вселенной, но нам по-прежнему остается непонятным устройство большей части ее содержимого. По-видимому, мы живем во Вселенной, содержащей лишь 4 % обычных атомов (известных нам по периодической таблице элементов), 23 % темной материи и 73 % темной энергии [21], однако у нас нет никакой теоретической основы для описания того, каким образом и где эта энергия зарождается. Можно ли ее назвать квинтэссенцией или фундаментальной силой, как полагают некоторые физики? Зависят ли свойства и количество темной энергии от времени или она стационарна? Все эти и другие вопросы пока остаются без ответа.