Почему небо темное. Как устроена Вселенная - читать онлайн книгу. Автор: Владимир Решетников cтр.№ 32

Путь к открытию не был гладким и прямым. Первый подробный анализ космологических параметров по характеристикам далеких сверхновых был опубликован Перлмуттером и др. летом 1997 года. Этот анализ основывался на данных о 7 из примерно 30 открытых к тому моменту SN на z ~ 0.4. Данные свидетельствовали о том, что вклад «светящегося» и «темного» вещества составляет почти 90 % от критической плотности и, следовательно, если плотность Вселенной равна критической, то на долю Λ-члена почти ничего не остается. Формальная погрешность этого результата была очень велика, и результат мог рассматриваться лишь как сугубо предварительный. Последующее включение в рассмотрение только одной вновь открытой звезды с рекордным на тот момент красным смещением z = 0.83 существенно изменило результат в сторону уменьшения плотности вещества во Вселенной. Примерно в это же время (осенью 1997 года) группа ΗΖΤ проанализировала наблюдения четырех сверхновых, включая очередной рекордный объект на z = 0.97, и также получила низкую оценку плотности вещества. Однако эти ранние результаты были статистически недостоверными и не могли ничего доказать или опровергнуть.

В конце 1997 года обе команды активно анализировали накопленные данные. В ΗΖΤ были собраны наблюдения для 16 сверхновых типа Ia. Их окончательным анализом занимался Адам Раисе, который с 1996 года работал в Калифорнийском университете в качестве постдока Алексея Филиппенко. В декабре 1997 года стало совершенно ясно, что наблюдения приводят к очень странному выводу — если предположить, что Ω_Λ = 0, то суммарная плотность барионного и небарионного вещества (Ω_m), как следовало из формального решения, должна быть отрицательной, что, конечно, не имело смысла. Следовательно, космологическая постоянная должна быть больше нуля! Филиппенко пишет: «У меня отвисла челюсть, когда Адам показал мне построенную им диаграмму Хаббла ^[25] и вывод, что сверхновые на больших z примерно на 0.^m25 ^[26] слабее, чем ожидается в модели Вселенной с низкой плотностью». Удивление Филиппенко объяснялось тем, что, если сверхновые выглядят слабее на четверть звездной величины, то, значит, они находятся от нас дальше, чем следовало из принимаемой в то время космологической модели. Простейшим объяснением этого факта является существование глобального отталкивания, антигравитации, введенной Эйнштейном в виде Λ-члена в свои уравнения, которое приводит к тому, что расширение Вселенной не замедляется под действием гравитации, а, наоборот, ускоряется. Члены ΗΖΤ не ожидали такого результата и настойчиво искали у себя ошибку. И тут до них стали доходить слухи, что группа Перлмуттера тоже обнаружила что-то странное!

В конце 1997 года у группы SCP накопились наблюдения примерно для четырех десятков далеких сверхновых. В октябре — ноябре участники SCP несколько раз представляли свои результаты на семинарах Калифорнийского университета. В частности, на этих выступлениях звучало, что для плоской Вселенной получается Ω_m ~ 0.3 и, соответственно, Ω_Λ ~ 0.7. Если же зафиксировать, что Ω_Λ = 0, то Ω_m < 0, что не имеет физического смысла. Эти результаты рассматривались членами SCP как сугубо предварительные и они, как и участники HZT, максимально тщательно перепроверяли свои результаты, стараясь убедить в первую очередь самих себя, что Вселенная, действительно, расширяется с ускорением.

Первый повод официально объявить об открытии ускоренного расширения Вселенной появился в самом начале следующего года. 8 января 1998 года на съезде Американского астрономического общества Сол Перлмуттер представил результаты своей группы для 40 сверхновых и указал на свидетельства в пользу ненулевой космологической постоянной. Перлмуттер подчеркнул предварительность этого заключения, а также то, что наблюдательные данные можно объяснить и без ускорения. Видимо поэтому представители прессы практически не обратили внимания на это выступление. Представители команды ΗΖΤ, конечно, присутствовали на съезде, но, поскольку ряд проверок все еще не был завершен, они решили пока не объявлять о своих результатах. Но, как написал Филиппенко, «члены ΗΖΤ не преминули заметить, что результаты SCP указывали на тот же вывод, что сделал Адам (Раисе) по данным ΗΖΤ».

К середине февраля обе группы были уже уверены в своих результатах. 18 февраля на конференции, посвященной изучению скрытой массы («Dark Matter 98», Marina Del Rey, California), прозвучали доклады, провозгласившие открытие ускоренного расширения. Сначала прозвучали доклады членов SCP Герсона Голдхабера и Сола Перлмуттера, а затем выступил Алексей Филиппенко, представивший результаты HZT. Обе группы пришли к одинаковому заключению — плотность вещества Вселенной составляет примерно 0.3 (в долях критической плотности) и Вселенная расширяется с ускорением, ответственным за которое является космологическая постоянная, причем ΩΛ ~ 0.7.

Подробная статья с описанием этих результатов командой ΗΖΤ была отправлена в печать в марте и опубликована в сентябре 1998 года. Члены SCP чуть задержались — их обобщающая публикация была готова осенью, а вышла лишь летом 1999 года. Впрочем, для приоритетных споров повода нет — результаты были получены и публично представлены практически одновременно.

Выборка команды SCP насчитывала 42 сверхновые, у группы HZT их было только 16, однако данные для этих звезд были более точными. В итоге результаты обеих групп обладали примерно одинаковой статистической значимостью, причем они были получены практически независимо друг от друга — группы почти не пересекались по составу (за очень редкими исключениями), выборки далеких SN Ia были разными (только две общие звезды), анализ данных производился независимо и разными методами. Хорошее согласие результатов двух групп заставило астрономическое сообщество серьезно воспринять их кажущийся фантастическим результат ^[27].

Рис. 38 показывает доступные в 1998 году данные двух групп. Разброс точек выглядит очень большим и кажется, что результат не очень надежен. Кроме того, слабым местом открытия являлось то, что потускнение сверхновых с расстоянием можно было объяснить, к примеру, эволюцией их максимальной светимости со временем, а также тем, что на их видимый блеск влияет поглощение пылью в межгалактической среде. Авторы все это прекрасно понимали и в последовавшие годы быстро наращивали наблюдательный материал и проводили разнообразные дополнительные проверки и исследования. Ни наличие пыли, ни возможная эволюция сверхновых, как оказалось, не влияют ощутимым образом на результаты. Кроме того, увеличение числа далеких SN Ia только повышало достоверность существования ускоренного расширения.