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

Обе команды регулярно, несколько раз в год, просматривали большие участки неба — прежде всего после новолуния, когда фон неба отличается особой чернотой, необходимой для получения высокой контрастности, создавая базовый набор изображений. Через три недели астрономы повторно получали изображения этих же участков неба и сравнивали их со снимками первого набора. На контрастных снимках после соответствующей обработки легко заметить возможный взрыв сверхновой за прошедшее время. Поскольку сверхновые типа Iа не очень распространены, исследователи обеих команд сумели решить проблему, применив статистические методы. Обе группы увеличили число проверяемых галактик, в результате чего каждое изображение может содержать до нескольких сотен тысяч галактик. При таком режиме сканирования для дальнейшей, более тщательной обработки обычно отбирается около 10 штук на изображение. Конечно, как только кандидаты отмечены, группам необходимо следить за ростом и падением яркости объектов, чтобы построить кривые блеска. Дальнейшие работы требуют соответствующим образом распределенного по времени включения в эксплуатацию телескопов, размещенных в разных местах Земли, что позволяет получить необходимые спектральные характеристики, проверить принадлежность данной сверхновой к требуемому типу Iа, а также определить для нее величину красного смещения и, следовательно, расстояние до нее [20]. При этом обе команды оказались вовлечены в активную переписку, связанную c заявками и организацией наблюдений с использованием наземных телескопов, запросов наблюдательного времени, и подготовку командировок наблюдателей для обработки и анализа данных. Это была «конвейерная линия», которая требовала сотрудничества и совместной работы. После первого года и двух сделанных усилий по поиску новых сверхновых обе команды стали «хорошо смазанными машинами» этого «конвейера».

К 1997 г. обе команды собрали сведения о большом количестве сверхновых, достаточном для построения и расширения исходной диаграммы Хаббла 1929 г. При этом они вдруг получили неожиданные и загадочные результаты. Команды по-прежнему проявляли осторожность в своих заявлениях, но только до тех пор, пока не сообщили, что собрали доказательства, относящиеся ко Вселенной с пониженным содержанием материи. В этот момент состоялся запуск космического телескопа имени Хаббла, наблюдения которого сыграли огромную роль в описываемой истории. Исключительно высокая разрешающая способность этого телескопа, располагающегося на орбите Земли, обеспечивала недостижимую для наземных телескопов точность измерений. При наземных наблюдениях на изображениях всегда возникают различные искажения, обусловленные прохождением света через атмосферу Земли. Хотя астрономы и умеют учитывать и корректировать такие искажения, они все же вносят свой вклад в общую ошибку измерений. В этой ситуации между двумя группами разгорелась борьба за повышение точности и аккуратности использованных данных, а также проверка всех возможных причин возникновения ошибок. Поскольку обе группы анализировали также и старые наблюдения, полученные еще Хабблом, они обнаружили, что данные по двум первым сверхновым не совпадают с ранее указанным трендом. К этому времени у астрономов проекта «Космология со сверхновыми» уже были собраны данные о пригоршне самостоятельно обнаруженных сверхновых (целых шесть штук), что позволило им отправить статью в Nature для публикации в первой неделе октября 1997 г.

При этом возникла небольшая задержка с публикацией, связанная с космологической постоянной. В конечном варианте аннотация к статье заканчивалась фразой: «Новые результаты в сочетании с уже имевшимися данными по измерениям параметров ближних сверхновых позволяют предполагать, что мы живем во Вселенной с низким значением плотности» {13} .

В свою очередь, «Команда больших Z» 13 октября 1997 г. отправила по почте отчет со своими независимыми результатами, сделав их доступными общественности. При этом следует помнить, что сам факт разрешения на публикацию в журнале Nature означал, что результаты команды проекта «Космология со сверхновыми» подпадают под некое эмбарго до завершения работы по проверке данных. Проблема заключалась в том, что «Команда больших Z», в свою очередь, пришла к смелому выводу, что одной только материи недостаточно для формирования плоской Вселенной. В конце концов группам пришлось приступить к переговорам, чтобы как-то согласовать или сблизить как свои результаты и выводы, так и прогнозы на (легко сказать) судьбу Вселенной. Наиболее вероятным представлялся вариант, по которому Вселенная будет расширяться вечно. Обе команды в начале своих исследований старательно пытались обнаружить признаки замедления процесса расширения Вселенной и поэтому почувствовали себя в тупике, обнаружив вместо этого ускорение. До окончательной публикации полученных результатов проводили многочисленные внутренние обсуждения их данных. Американское астрономическое общество предложило членам групп принять участие в пресс-конференции для представления и обсуждения их результатов. Несколько месяцев до конца 1997 г. сотрудники обеих команд принимали участие в семинарах и коллоквиумах, разъезжая по разным странам, причем в выступлениях они иногда намекали на возможность существования не равной нулю космологической постоянной лямбда. Рисс и члены «Команды больших Z» чувствовали, что отстают, так как изучили меньшее число сверхновых, и поэтому решили пересмотреть свои ранние данные и еще раз тщательно их проанализировать. Рисс среди коллег имел репутацию специалиста по учету влияния космической пыли. Он добавил к списку своей команды еще 21 близкую сверхновую, которые обнаружил во время подготовки диссертационного исследования по развитию метода калибровки кривых блеска. Данные по этим звездам еще не публиковались. Используя их для привязки к той части знаменитой диаграммы Хаббла, которая соответствует малым красным смещениям, Рисс только в это время обнаружил, что решение приводит к модели Вселенной, в которой не просто нет материи, а есть отрицательная материя! {14} Он понял также, что для объяснения загадочного результата по сверхновым и их согласования с другими астрономическими данными для выявления зависимости геометрии Вселенной от ее наполнения, например, исследованиями реликтового излучения к рассмотренным ранее компонентам для величины омеги необходимо добавить еще что-то.