Рассматривая возможность использования SN Ia в космологии, мы давно пришли к выводу, что статистика далеких сверхновых пока не позволяет делать твердых выводов о параметрах ускорения Вселенной1. В частности, земные эксперименты показывают, что режим горения при взрыве не всегда удается точно предсказать заранее. Для сверхновых ситуация аналогичная: вполне возможно, что различие в начальных условиях лишь меняет вероятность того, что горение будет развиваться по тому или иному пути, но не определяет его точно. А поскольку режим горения сильно влияет на форму кривой блеска, то и скорость спада нельзя достоверно предсказать, зная только начальные условия. Вероятность той или иной скорости спада блеска, которая играет столь большую роль в определении космологических параметров, можно будет выяснить, лишь набрав достаточно большую наблюдательную статистику SN Ia при разных красных смещениях.
С ростом статистики сверхновых можно будет выявлять и более тонкие эффекты: постоянна ли плотность темной энергии, и если нет, то как она меняется со временем. Эти попытки пока преждевременны, поскольку они совсем не учитывают возможности эволюции с возрастом Вселенной свойств самих сверхновых, их режимов горения и кривых блеска.
У астрофизиков есть и другой сильный аргумент в пользу реальности темной энергии. Они знают из угловых размеров горячих и холодных пятен микроволнового реликтового излучения, что мир должен быть плоским, близким к параболической модели.
Как они это узнали? Физический размер пятен они знают из возраста Вселенной на момент рождения реликтовых фотонов (около 400 тысяч лет) и скорости распространения звука в горячей плазме, которая близка к скорости света. То есть природа дает нам некоторую стандартную линейку в несколько сотен тысяч световых лет, по которой мы можем замерить расстояние. Сейчас та область, откуда вышел реликтовый свет, находится на расстоянии в десяток миллиардов световых лет. Казалось бы, мы должны видеть линейку (пятно) под очень малым углом — в несколько секунд (если сотни тысяч световых лет поделить на 10 миллиардов — примерный возраст Вселенной). А на самом деле мы видим пятна с характерным размером в один градус — в тысячу раз больше — просто потому, что свет был испущен, когда Вселенная (ее масштабный фактор) была в тысячу раз меньше. Наблюдаемый размер пятен реликтового излучения получается только в том случае, если пространство не искривлено ни по Риману, ни по Лобачевскому. В то же время холодного вещества (видимой и темной материи) имеется всего примерно четверть от плотности, нужной для того, чтобы мир стал параболическим. Нехватку как раз может дать темная энергия, и, казалось бы, все сходится.
Тем не менее у скептиков есть очень серьезные аргументы против существования темной энергии. Во-первых, наша Вселенная явно неоднородна, и модель Фридмана является сильной идеализацией. Уравнения ОТО нелинейны, и их усреднение — задача совсем не тривиальная. Первыми строго выписать усредненные уравнения для неоднородной Вселенной попытались М. Ф. Широков и И. З. Фишер в 1963 году. Их статья в нашем “Астрономическом журнале” вошла в золотой фонд “General Relativity and Gravitation” наряду со статьями Эйнштейна, Фридмана и других классиков. Но выписать эти уравнения еще не значит суметь их решить. Сейчас над этой проблемой бьются многие космологи, среди которых можно назвать Т. Бухерта и Э. Кольба. Масштабный фактор в реальной Вселенной может повести себя не так, как в моделях Фридмана.
С другой стороны, и свет в неоднородной Вселенной распространяется не так, как в однородной. А мы только свет и используем для измерения фотометрических расстояний до сверхновых и при измерении угловых размеров пятен реликтового фона. Для неоднородной Вселенной пока применяются сильно идеализированные модели с большой полостью в миллиард световых лет в поперечнике, в которой мы живем (модель Леметра), или модель “швейцарского сыра”, когда таких полостей много и они случайно разбросаны по размерам и по положению во Вселенной. Некоторые физики (тот же Э. Кольб) утверждают, что в таких моделях можно объяснить все наблюдения безо всякой темной энергии.
Сейчас, когда мы столкнулись с проблемой темной энергии во Вселенной, нельзя забывать об истории с Луной, которую я рассказал в начале статьи: о преждевременных попытках исправления закона тяготения Ньютона для объяснения ее движения. Прежде чем вносить в космологическую теорию (конечно, не Ньютона, а Эйнштейна или другую современную релятивистскую теорию) экзотические компоненты, стоит проверить, все ли правильно сделано в старой, проверенной теории.
Читать дальше
