Борис Штерн - Прорыв за край мира

Такая теория обязана работать! Правда, никогда нельзя окончательно отрицать, что могут появиться и другие теории, которые будут работать еще лучше. Об этом мы поговорим в конце книги.

Как же насчет верифицируемое™? Что касается эмпирических подтверждений, так они пока косвенные, но их несколько и вместе они весьма убедительны. Подтверждения заключаются в том, что все предсказания теории инфляции, которые удалось проверить, выполняются. Мы вернемся к ним ниже, а сейчас только один факт: космологическая инфляция (правда, намного более медленная) идет прямо сейчас, и это факт, твердо установленный с помощью наблюдений.

Где-то с 1980-х годов стало возникать подозрение, что с расширением Вселенной по классическому закону Фридмана что-то не так. В интервью с Владимиром Лукашем, уже было упомянуто, что в 1970-х Ганн и Тинсли опубликовали данные, говорящие в пользу расширения Вселенной с ускорением. Тогда это казалось нонсенсом и не могло быть принято всерьез. Однако в 1990-х, когда теория космологической инфляции уже получила широкое признание, некоторые космологи начали поговаривать об ускоренном расширении современной Вселенной как о реальной возможности. Одна из причин состояла в том, что измерения постоянной Хаббла всё уверенней давали высокие значения, означавшие слишком маленький возраст Вселенной, если бы она расширялась с замедлением. Постепенно ускоренное расширение Вселенной превращалось из экзотической гипотезы в рабочий сценарий, и стали появляться работы с аргументами в его пользу.

Наконец, в 1998 году вышли статьи двух групп с одинаковым выводом: данные по далеким сверхновым свидетельствуют об ускоренном расширении Вселенной. Первая статья (Адам Рисс и др.) опубликована Группой поиска сверхновых с большим z (High z Supernova Search Team). Вторая (Сол Перлмуттер и др.) — группой Проекта космологии сверхновых (Supernova Cosmology Project). Обе группы охотились за очень далекими сверхновыми типа 1а.

Почему именно этот тип? Потому, что такие сверхновые — лучшая «стандартная свеча» огромной яркости, видимая с космологических расстояний. По своей природе это белый карлик, постепенно набиравший массу за счет перетекания вещества с соседней звезды. Белый карлик очень прост и предсказуем: он сопротивляется дальнейшему сжатию огромной силой тяготения за счет давления вырожденного ферми-газа электронов в своих недрах (это эффект из области квантовой механики — электроны не дают звезде сколлап-сировать по той же причине, по которой электроны атома не падают на ядро). Однако у массы белого карлика есть четкий предел имени

Чандрасекара, выше которого давление электронного ферми-газа не способно удержать тяготение. Как только белый карлик набирает вес до этого предела, он взрывается. Взрыв при этом грандиозен и, главное, стандартен как по яркости, так и по кривой блеска — взрываются одинаковые по массе и по устройству объекты. Небольшая разница может быть связана с химическим составом (важно число электронов на единицу массы, разное для водорода и, например, железа), но эта зависимость калибруется по форме кривых блеска. Далекие сверхновые важны потому, что их яркость чувствительна к разным вариантам кинематики Вселенной, только если звезда взорвалась на огромном (космологическом) расстоянии.

Рис. 23.1. Диаграмма Хаббла для сверхновых 1а из статьи A. Reiss et al., По горизонтальной оси — красное смещение. По вертикальной оси — звездная величина сверхновой за вычетом ее абсолютной звездной величины. На общедоступном языке это означает 2,5 log ( L 10/ L ), где L 10— светимость данного объекта, как он наблюдался бы с 10 парсек, L — светимость, наблюдаемая с Земли. Чем выше точка, тем ниже наблюдаемая светимость. Линии соответствуют разным космологическим параметрам (см. в тексте). На нижней панели — та же диаграмма, отнормированная на теоретическую зависимость для Ω m = 0,2; Ω Λ = 0

На рисунке — диаграмма Хаббла для далеких и близких сверхновых, опубликованная в статье Группы поиска далеких сверхновых. Сверху — диаграмма Хаббла как она есть, снизу — отнормированная на «нулевую гипотезу». В качестве последней авторы приняли плотность материи (обычной и темной) 0,2 от критической ( Ω m = 0,2), как показывали в то время данные наблюдений, и предположение, что больше во Вселенной ничего нет.