Владимир Решетников - Почему небо темное. Как устроена Вселенная

Рис. 37. Сол Перлмуттер и Брайан Шмидт — организаторы групп, открывших в 1998 году ускоренное расширение Вселенной по наблюдениям далеких сверхновых звезд. Фото с сайтов supernova.lbl.gov и msowww.anu.edu.au.

Нарисованная почти идеальная картина относится к наблюдениям на больших телескопах, у которых диаметр главного зеркала составляет несколько метров. На небольших инструментах место старой, «слайферовской» романтики, конечно, еще осталось — астроному приходиться проводить всю ночь под открытым небом, вручную управляя телескопом и его аппаратурой. Однако и эта специфика стремительно уходит из профессиональной астрономии, так как даже совсем маленькие телескопы все чаще строят полностью автоматизированными.

Еще одна особенность современной астрономии — огромное количество необработанного наблюдательного материала, накопленного в электронных архивах наземных и космических обсерваторий или полученного в ходе разнообразных цифровых обзоров неба. Этот материал доступен через интернет, и он позволяет решать многие задачи, вплоть до открытия объектов нового типа, без проведения новых наблюдений.

В 1994 году была создана HZT (High-Z Supernova Team) — вторая группа по поиску далеких сверхновых. (Одним из стимулов для ее создания послужили успехи SCP по обнаружению SN на больших z .) Руководителем группы стал Брайан Шмидт (рис. 37), незадолго до этого защитивший диссертацию по сверхновым в Гарварде. Подобно SCP, группа Шмидта была интернациональной — в нее входили исследователи из США, Австралии, Европы и Южной Америки. Наблюдательная стратегия ΗΖΤ была схожа со стратегией SCP, и ее первым громким результатом стало открытие в 1995 году самой далекой сверхновой на z = 0.479.

Любопытны высказывания Алексея Филиппенко об обеих конкурирующих группах. Филиппенко — известный американский специалист в области изучения сверхновых звезд — с 1993 по 1996 годы работал в составе SCP, а затем перешел в ΗΖΤ. Причиной для перехода послужило то, что в SCP ему работалось некомфортно. Главная причина дискомфорта — иерархическая структура SCP, подобная тем, что складываются у физиков при работе над большими проектами. Группа ΗΖΤ состояла в основном из астрономов, ее организация была более аморфной и поэтому голос каждого из участников с большей вероятностью мог быть услышан и принят во внимание. Оборотная сторона такой организации — в ΗΖΤ было много «генералов» и, к сожалению, мало «солдат». Филиппенко пишет, что существование двух групп с точки зрения науки оказалось очень полезным — работа пошла быстрее, а результаты стали более тщательно тестироваться в поисках возможных ошибок. Можно долго спорить о том, какой метод организации научных исследований лучше — иерархический, как в SCP, или «горизонтальный», как в ΗΖΤ, но факт остается фактом, что обе группы пришли к основным результатам практически одновременно.

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] Диаграмма Хаббла — зависимость видимой звездной величины объекта от красного смещения. и вывод, что сверхновые на больших z примерно на 0. m25 [26] Верхний значок «m» означает звездную величину. 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!