Законы космологии могут потребовать пересмотра
В космологии происходит нечто, что может вынудить ученых буквально пересмотреть некоторые ее законы. И в центре этого — измерение расширения Вселенной, которое, конечно, является важной частью понимания космоса. Расширение космоса определяется двумя элементами: темной энергией и темной материей. Они как инь и ян космоса. Одно подталкивает расширение, другое его замедляет. Темная энергия приводит к тому, что Вселенная непрерывно расширяется, а темная материя обеспечивает ее гравитацией, которая замедляет расширение. И до сих пор темная энергия считалась постоянной силой.
Как это определили? Например, космический микроволновый фон (CMB) — один из способов измерить расширение. CMB — это как эхо первых дней Вселенной. Это свидетельство осталось с момента, который был спустя 380 000 лет после Большого Взрыва, когда темп расширения Вселенной стабилизировался. CMB — источник большей части того, что мы знаем о темной энергии и темной материи. Услышать реликтовое излучение можно даже с помощью радио — в виде статики. Небольшой процент этой статики будет этим излучением. Послушайте эхо Большого Взрыва.
CMB весьма основательно изучили и измерили, прежде всего с помощью обсерватории Планка, принадлежащей ЕКА, и зонда WMAP. Планковская обсерватория, в частности, позволила нам получить снимок ранней Вселенной, что позволило космологам предсказать расширение Вселенной. Но наше понимание расширения Вселенной вышло не только из изучения CMB, но и постоянной Хаббла.
Постоянная Хаббла названа в честь Эдвина Хаббла, американского астронома, который наблюдал, что ускорение расширения галактик можно подтвердить по их красному смещению. Хаббл также наблюдал цефеиды — класс переменных звезд, которые позволяют нам делать надежные измерения расстояний между галактиками. Вместе, эти две обсерватории, измеряющие скорость и расстояние, обеспечили нам измерение расширения Вселенной.
Итак, у нас есть два способа измерить расширение Вселенной, и они по большей части дополняют друг друга. Были небольшие расхождения в несколько долей процента, но их списали на погрешность измерений.
Но теперь что-то изменилось.
В своей последней работе доктор Адам Рисс из Университета Джонса Хопкинса и его команда провели более строгое измерение расширения Вселенной. Рисс и его помощники использовали космический телескоп Хаббла, чтобы наблюдать 18 «стандартных свечей» (объектов, светимость которых хорошо известна) в соответствующих им галактиках, и сумели сократить ряд неопределенностей, присущих предыдущим исследованиям стандартных свечей.
Результатом этого более точного измерения стало уточнение постоянной Хаббла. И это, в свою очередь, увеличило разницу между двумя способами измерения расширения Вселенной. Разрыв между тем, что говорит нам постоянная Хаббла о темпе расширения, и тем, что говорит CMB, как его измерил космический аппарат «Планк», составил 8%. А 8% это слишком большое расхождение, чтобы его можно было списать на погрешность измерения.
Естественным следствием из этого является то, что нам нужно пересмотреть нашу стандартную модель космологии, чтобы как-то учесть это расхождение. И сейчас мы можем лишь догадываться о том, что придется изменить. Но несколько кандидатов все же есть.
Возможно, во всем замешана темная материя и ее поведение. Вполне возможно, что на темную материю влияет сила во Вселенной, которая никак себя больше не проявляет. Но мы мало знаем о темной материи, а название само себя не объяснит.
Или же в этом может быть замешана темная энергия. Пока все, что у нас есть, это опять же ее название. Может быть, темная энергия не является постоянной величиной, как мы думали, но изменения проявляются со временем сильнее, чем в прошлом. Это могло бы объяснить расхождение.
Третья возможность заключается в том, что стандартные свечи не являются настолько надежными индикаторами расстояния, как мы привыкли считать. Мы уже уточняли наши измерения стандартных свечей прежде, может, придется и еще раз.
К чему это все приведет, пока неясно. Скорость расширения Вселенной уже менялась ранее; порядка 7,5 миллиардов лет назад она выросла. Может быть, она меняется снова, прямо сейчас. Поскольку темная энергия занимает так называемое пустое пространство, возможно, она создается по мере расширения Вселенной. Может быть, мы движемся к еще одной точке равновесия или пертурбаций.
В общем, понятно, что ничего не понятно. Но придется понять.
