Вселенная, возможно, уже перестала ускоряться и перешла к замедленному расширению. К такому выводу пришла международная группа астрономов под руководством профессора Ён-Ук Ли (Young-Wook Lee) из Университета Ёнсе (Южная Корея). В исследовании учёные не обнаружили надёжных признаков того, что космическое расширение всё ещё ускоряется, и представили аргументы в пользу того, что тёмная энергия со временем слабеет. Если этот результат будет подтверждён, то он потребует пересмотра ключевых положений современной космологии, включая интерпретацию тёмной энергии и сценариев будущего Вселенной, а также может помочь прояснить так называемое «напряжение Хаббла» — расхождение в измерениях постоянной Хаббла разными методами.
Классическая картина, сложившаяся за последние десятилетия, опирается на наблюдения вспышек сверхновых типа Ia, которые считались надёжными «стандартными свечами» для измерения космических расстояний. В конце 1990-х годов анализ их кажущейся тусклости привёл к выводу, что галактики разбегаются всё быстрее под действием тёмной энергии — некоего эффекта, действующего наподобие антисилы тяжести. Это открытие легло в основу стандартной модели ΛCDM, в которой тёмная энергия трактуется как постоянная по величине компонента, и было отмечено Нобелевской премией по физике в 2011 году. Новое исследование предлагает пересмотреть фундамент этого вывода, не отрицая сами наблюдения, а уточняя то, как они должны интерпретироваться.
Команда из Университета Ёнсе показала, что яркость сверхновых типа Ia существенно зависит от возраста звёздных популяций, из которых происходят их предшественники. Даже после стандартных процедур выравнивания светимости оказалось, что вспышки в более молодых системах выглядят слабее, а в более старых — ярче. Авторы проанализировали данные о 300 галактиках-хозяинах сверхновых и получили статистически значимый результат: влияние возраста предшественников выявлено с доверительной вероятностью 99,999%. Это означает, что часть эффекта «потускнения», ранее приписывавшегося ускоренному расширению, в действительности может быть следствием различий в составе и эволюции звёздных популяций, а не изменения темпа расширения Вселенной.
С учётом этого возрастного смещения скорректированные данные по сверхновым перестали согласовываться со стандартной ΛCDM-моделью с постоянной тёмной энергией. Вместо этого они лучше легли на альтернативное описание, поддерживаемое результатами проекта Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Это описание опирается на измерения барионных акустических осцилляций — «ископаемых» звуковых волн ранней Вселенной — и на данные по космическому микроволновому фону (CMB). И BAO, и CMB в такой интерпретации указывают, что тёмная энергия не является неизменной: её вклад со временем ослабевает. При совместном анализе скорректированных данных по сверхновым, измерений BAO и наблюдений CMB исследователи получили согласованную картину: текущее состояние Вселенной лучше описывается как фаза замедленного, а не ускоренного расширения.
Обсерватория имени Веря Рубин. Источник: RubinObs / NOIRLab / SLAC / NSF / DOE / AURA
Особое значение имеет сопоставление с выводами DESI. В рамках DESI ключевые результаты были получены при сочетании не скорректированных с учётом возрастного эффекта данных по сверхновым и измерений барионных акустических осцилляций. Такой подход приводил к выводу, что в далёком будущем Вселенная начнёт замедляться, но в настоящий момент ещё ускоряется. Анализ команды Ён-Ука Ли, напротив, показывает: если учесть возрастной сдвиг яркости сверхновых, то Вселенная уже находится в режиме замедленного расширения. Примечательно, что это согласуется с независимыми оценками, основанными только на BAO или на совместном анализе BAO и CMB, хотя до сих пор этому совпадению уделялось недостаточно внимания.
Для проверки своих выводов учёные проводят так называемый «эволюционно-свободный тест». В нём рассматриваются только сверхновые в молодых, квазисинхронных галактиках, где звёзды имеют близкие возраста по всему диапазону красных смещений. Такой выбор минимизирует влияние различий в звёздных популяциях и позволяет проверить, сохраняется ли новая картина космического расширения без сложных корректировок. Первые результаты этого теста уже поддерживают основное утверждение работы о несоответствии прежней интерпретации данных и ослаблении тёмной энергии.
Ключевую роль в последующей проверке гипотезы сыграют новые наблюдательные проекты. Обсерватория имени Веры Рубин в Чили, оснащённая одной из самых мощных цифровых камер в мире и начавшая научные наблюдения, в ближайшие годы должна обнаружить более 20 000 галактик-хозяев новых сверхновых типа Ia. Как отмечают соавторы исследования, профессор Чхуль Чхун (Chul Chung) и аспирант Чунхёк Сон (Junhyuk Son), столь масштабный каталог в сочетании с точными оценками возраста звёздных популяций создаст основу для гораздо более строгих тестов космологической модели с учётом возрастного смещения. Параллельно проект DESI продолжит уточнять данные по барионным акустическим осцилляциям, предоставляя независимую проверку сценариев эволюции тёмной энергии.
Работа коллектива Университета Ёнсе не даёт окончательного приговора прежней космологической картине, но предлагает физически мотивированное объяснение того, как тонкие эффекты в астрофизике сверхновых могут менять выводы о судьбе Вселенной. На фоне продолжающихся попыток разобраться в природе тёмной энергии и снять напряжение между разными измерениями космологических параметров новая интерпретация задаёт конкретные, проверяемые экспериментом прогнозы.
