На основе https://tsn.ua/ru/nauka_it/vselennaya-nachala-szhimatsya-astrofiziki-predlagayut-novyy-stsenariy-kontsa-sveta-2952944.html
Начиная с 1998 года, научная картина мира строилась на веских доказательствах того, что наша Вселенная не просто расширяется, а делает это с постоянным ускорением. Этот загадочный эффект объяснялся существованием неизвестной "тёмной энергии" — революционной концепции, за которую в 2011 году была присуждена Нобелевская премия. Но что, если этот краеугольный камень современной космологии оказался иллюзией?
Новая работа команды астрофизиков из Университета Йонсей ставит всё с ног на голову. Проанализировав данные из 300 галактик, они пришли к выводу, что расширение Вселенной, возможно, не ускоряется, а наоборот, начинает замедляться. Это открытие, опубликованное в престижном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, полностью противоречит устоявшемуся взгляду на космос.
«Если наши результаты подтвердятся, это станет значительным сдвигом в космологии с момента открытия темной энергии 27 лет назад», — заявил Янг-Вук Ли, соавтор исследования.
Ниже есть продолжение.
Суть проблемы, как выяснили авторы, кроется в наших главных измерительных инструментах — сверхновых типа Ia. Эти «космические свечи» оказались не такими уж «стандартными». Их реальная яркость, как оказалось, напрямую зависит от возраста звёздного населения в их материнской галактике. Сверхновые типа Ia, вспыхивающие в галактиках с молодыми, недавно сформировавшимися звёздами, систематически оказываются более тусклыми. Наоборот, в «старых» галактиках, населённых древними звёздами, эти взрывы выглядят ярче.
Именно этот эффект и создал иллюзию ускорения. Когда мы смотрим на далёкие уголки космоса, мы смотрим в прошлое. А в прошлом Вселенная была моложе, и в галактиках преобладали молодые звёзды. Поэтому далёкие сверхновые типа Ia казались нам тусклее, чем должны были быть, и мы ошибочно принимали их за более удалённые объекты. Как только учёные внесли поправку на этот возрастной фактор, мнимое ускорение исчезло. Более того, исправленные данные показали, что Вселенная уже замедляет своё расширение.
Если тёмная энергия действительно ослабевает, это радикально меняет наши прогнозы о конечной судьбе Вселенной. Прежние модели, основанные на постоянном ускорении, предсказывали либо «Большой разрыв» (где сама ткань пространства-времени разрывается на части), либо вечную «Большую заморозку» (бесконечное расширение и остывание до абсолютного нуля).
Новые данные открывают дверь к совершенно иным сценариям. Если ослабление тёмной энергии продолжится, гравитация может в конечном итоге возобладать, заставив Вселенную перейти от расширения к сжатию. Это не обязательно означает коллапс в сингулярность, как в классической модели «Большого Сжатия» (Big Crunch), являющейся зеркальным отражением Большого Взрыва. Многие современные гипотезы предполагают сценарий «Большого отскока», при котором Вселенная, достигнув точки максимальной плотности, начинает новый цикл расширения. Такая перспектива возрождает интерес к моделям «пульсирующей Вселенной», проходящей через бесконечные циклы рождения и смерти.
«Вместо того чтобы закончиться Большим разрывом, теперь возможен Большой коллапс», — резюмирует Ли, имея в виду сам процесс сжатия как альтернативу вечному расширению.
В настоящее время научное сообщество с нетерпением ждёт новых данных от строящейся обсерватории Веры Рубин, которые позволят проанализировать уже 20 тысяч галактик. Это исследование может окончательно подтвердить или опровергнуть новую теорию и разрешить одну из самых больших тайн космоса.
В чём суть проблемы: "космическая свеча" оказалась ненадёжной
1. Сверхновые как "стандартные свечи": Для измерения огромных космических расстояний астрономы используют взрывы белых карликов — сверхновые типа Ia. Долгое время считалось, что их пиковая яркость после определённых поправок всегда одинакова. Наблюдая, насколько тусклой выглядит сверхновая, можно было рассчитать расстояние до неё и, таким образом, измерить скорость расширения Вселенной в разные эпохи.
2. Возрастная предвзятость: Исследование выявило критический недочёт в этом методе. Анализ галактик-хозяев показал, что сверхновые, происходящие от молодых звёзд, систематически кажутся более тусклыми, чем те, что рождаются в старых звёздных системах. Эта корреляция между яркостью и возрастом оказалась статистически значимой на уровне 5,5σ (сигма) — это означает, что вероятность случайного совпадения составляет примерно один шанс на миллиард.
3. Иллюзия ускорения: В далёких (а значит, более молодых) областях Вселенной преобладают молодые звёзды. Из-за этого сверхновые там кажутся нам тусклее, чем они есть на самом деле, создавая ложное впечатление, что они находятся дальше, чем ожидалось. Именно это систематическое "потускнение" далёких сверхновых и было неверно истолковано как признак ускоренного расширения космоса.
После внесения поправки на возраст звёзд-прародителей разрозненные данные от разных методов наблюдения внезапно сложились в единую и непротиворечивую картину.
Согласие с новейшими данными: как три независимых свидетеля пришли к единому мнению
Представьте, что историю расширения Вселенной расследуют три независимых свидетеля, каждый из которых использует свой уникальный метод. Долгое время их показания не совсем сходились.
* Свидетель №1: Реликтовое излучение (CMB). Это самый старый и мудрый свидетель. CMB (Cosmic Microwave Background) — это, по сути, «фотография» Вселенной в её младенчестве, самое первое излучение, которое стало свободно распространяться после Большого Взрыва. Оно задаёт начальные условия — какой была Вселенная в самом начале пути. Его показания говорили: «Мои данные о ранней Вселенной с трудом укладываются в общую картину, если верить, что расширение ускоряется так, как говорят Сверхновые типа Ia».
* Свидетель №2: Барионные акустические осцилляции (BAO). Этот свидетель использует «космическую линейку». BAO (Baryonic Acoustic Oscillations) — это гигантские звуковые волны, которые распространялись в плотной «каше» ранней Вселенной. Когда Вселенная остыла, эти волны застыли, оставив после себя характерный рисунок в распределении галактик на огромных масштабах. Зная истинный размер этого рисунка, мы можем измерять расстояния и историю расширения. Этот метод с беспрецедентной точностью использует проект DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) — самый мощный на сегодня картограф Вселенной. Его показания были такими: «Данные намекают на ускорение в далёком прошлом, но в более близкой к нам Вселенной есть некоторое напряжение и несостыковки с показаниями Сверхновых типа Ia».
* Свидетель №3: Сверхновые типа Ia. Это «космические маяки» — взрывы звёзд, которые долгое время считались «стандартными свечами». Идея проста: зная их истинную яркость, можно по видимой тусклости определить расстояние. Именно этот свидетель в 1998 году громче всех заявил: «Вселенная точно ускоряется!»
Что произошло после коррекции?
Исследование из Университета Йонсей, по сути, доказало, что свидетель №3 (Сверхновые типа Ia) был введён в заблуждение из-за «возрастной предвзятости». После того как его показания были скорректированы, произошло чудо: все три свидетеля начали рассказывать одну и ту же историю.
Скорректированные данные по сверхновым типа Ia теперь идеально ложатся на модель, которую независимо строили BAO и CMB. Исчезло «напряжение», которое годами беспокоило космологов. Три мощнейших и совершенно разных метода наблюдения за космосом — «фотография» младенчества Вселенной, её «космическая линейка» и её «космические маяки» — пришли к единому и шокирующему выводу, который прямо противоречит старой модели постоянной тёмной энергии.
Колоссальное расхождение со старой моделью
Когда эти три теперь согласующихся набора данных объединили, их статистическая мощь многократно возросла. Их сравнили со стандартной космологической моделью (ΛCDM), где тёмная энергия (Λ, "Лямбда") — это постоянная, неизменная сила, как педаль газа, зажатая в одном положении.
Результат оказался ошеломляющим. Расхождение между реальностью (объединёнными данными) и старой теорией (ΛCDM) составило более 9σ (девяти сигма). В физике частиц результат в 5σ считается "открытием". Уровень в 9σ — это статистический нокаут. Вероятность того, что такое расхождение является случайностью, практически равна нулю.
Это уже не "несостыковка". Это статистический приговор, который с подавляющей вероятностью отвергает гипотезу о том, что тёмная энергия — это константа. Данные указывают на то, что тёмная энергия была сильной в прошлом, но со временем ослабела, и сейчас гравитация начинает брать верх, вызывая замедление расширения.
Почему это революция?
* Конец эпохи ускорения? Если выводы верны, это означает, что "тёмная энергия" — не вечная сила, а динамическая сущность, которая ослабевает. Вселенная уже миновала пик своего ускорения и вступила в фазу торможения.
* Другое будущее для Вселенной: Это кардинально меняет наши представления о будущем. Вместо вечного расширения и "Большого разрыва" нас может ожидать "Большой хруст" — сценарий, в котором расширение сменится сжатием.
* Ожидание окончательного вердикта: Все точки над "i" расставит телескоп обсерватории Веры Рубин. Его будущие данные позволят с высочайшей точностью измерить возрасты тысяч галактик и дать окончательный ответ на этот вопрос.
В общем, наша устоявшаяся картина Вселенной трещит по швам. Возможно, "тёмная энергия" — это не вечный ускоритель, а временный "газ в педаль". Это исследование открывает дверь к совершенно новой физике и, возможно, знаменует начало новой эпохи в астрономии.
No comments:
Post a Comment