Тёмная энергия оказалась не тем, чем её считали: в основе картины Вселенной нашли изъян

Астрономы с почти абсолютной уверенностью заявляют, что одно из ключевых открытий современной космологии может оказаться неверно истолкованным. Новый анализ древних звёзд показывает, что метод, на котором десятилетиями строились выводы о судьбе Вселенной, содержит скрытую систематическую ошибку. Речь идёт о сверхновых типа Ia — взрывах, считавшихся универсальным эталоном яркости. Об этом сообщает журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Ускоряющееся расширение Вселенной под вопросом

С конца 1990-х годов в космологии доминирует идея, что Вселенная расширяется с ускорением. Именно это наблюдение привело к появлению концепции тёмной энергии и стало фундаментом стандартной модели ΛCDM, которая описывает эволюцию космоса от ранних эпох до настоящего времени.

Однако новое исследование, выполненное учёными из Университета Ёнсе в Южной Корее, выявило серьёзную погрешность в самих измерениях. Космологи обнаружили, что сверхновые типа Ia, используемые как "стандартные свечи", на самом деле не являются однородными по своей яркости. Этот вывод напрямую связан с давними спорами вокруг противоречия Хаббла, где разные методы дают несовпадающие значения скорости расширения Вселенной.

Сверхновые типа Ia и скрытая возрастная предвзятость

Сверхновые типа Ia долгое время считались надёжным инструментом для измерения космических расстояний. Предполагалось, что их максимальная яркость одинакова независимо от времени и места взрыва. Если вспышка выглядит тусклее, значит, объект находится дальше — этот принцип десятилетиями применялся в космологии.

Команда Ёнсе проанализировала более 300 галактик и выявила чёткую зависимость: в более молодых галактиках сверхновые систематически оказываются тусклее, чем в старых. Это приводит к искажению расстояний, особенно при больших красных смещениях, где преобладают молодые галактики. В результате создаётся иллюзия ускоренного расширения Вселенной.

Исправление данных меняет космическую картину

После учёта возрастного эффекта признаки ускоренного расширения исчезли. Более того, расчёты показали положительный параметр замедления, что указывает на возможный переход Вселенной в фазу замедляющегося расширения.

Это означает, что значительная часть эффектов, ранее приписываемых тёмной энергии, может быть связана с неучтёнными особенностями звёздной эволюции, а не с фундаментальными свойствами пространства.

Трещины в стандартной модели ΛCDM

Полученные данные не являются изолированными. Ранее аналогичные несоответствия были выявлены в рамках Обзора тёмной энергии (Dark Energy Survey), охватившего миллионы галактик. Совмещение данных по сверхновым и барионным акустическим осцилляциям показало, что стандартная модель ΛCDM не всегда согласуется с наблюдениями.

"Мы можем наблюдать трещины в ΛCDM, которая считается стандартной моделью космологии", — говорит исследователь, участвовавший в анализе BAO в рамках DES, доктор Сантьяго Авила.

Роль звёздной эволюции в космологических измерениях

Ключ к пониманию проблемы лежит в физике самих сверхновых. Взрывы типа Ia связаны с эволюцией белых карликов, и даже небольшие различия в их свойствах могут существенно влиять на итоговую яркость. Современные исследования процессов, происходящих в таких объектах, включая нагрев и старение белых карликов, показывают, что предположение об их полной однородности было чрезмерно упрощённым.

Альтернатива: эволюционирующая тёмная энергия

После корректировки данных команда Ёнсе сравнила результаты с различными космологическими моделями. Стандартная ΛCDM, предполагающая постоянную тёмную энергию, перестала соответствовать наблюдениям. Зато модель w₀waCDM, допускающая изменение свойств тёмной энергии со временем, показала лучшее согласие с данными.

В рамках этой модели расширение Вселенной не обязательно должно ускоряться бесконечно. Напротив, возможен сценарий постепенного замедления, что радикально меняет представления о долгосрочной судьбе космоса.

Сравнение: ΛCDM и модель w₀waCDM

Стандартная модель ΛCDM предполагает, что тёмная энергия является неизменной космологической константой. Она хорошо объясняет данные космического микроволнового фона, но сталкивается с трудностями при описании наблюдений в ближней Вселенной.

Модель w₀waCDM допускает эволюцию тёмной энергии. Это позволяет согласовать данные сверхновых, барионных акустических осцилляций и частично объяснить расхождения в измерениях скорости расширения Вселенной.

Плюсы и минусы новой интерпретации

Новый подход позволяет устранить систематическую ошибку в измерениях расстояний и снизить зависимость выводов от экзотических предположений. Он также предлагает единое объяснение сразу нескольких космологических противоречий.

В то же время у него есть ограничения. Выводы основаны на сравнительно небольшой выборке галактик и требуют подтверждения на более масштабных наблюдениях. Кроме того, модель становится сложнее за счёт введения дополнительных параметров.

Телескопы будущего как ключ к ответу

Обсерватория Веры К. Рубин в рамках проекта LSST в ближайшие годы зафиксирует сверхновые более чем в 20 000 галактик. Это позволит сравнивать объекты одинакового возраста и устранить возрастную предвзятость.

Миссия "Евклид" Европейского космического агентства дополнительно изучает геометрию Вселенной с помощью гравитационного линзирования и распределения галактик, обеспечивая независимую проверку космологических выводов.

Популярные вопросы о судьбе Вселенной

Почему сверхновые типа Ia считались надёжными эталонами

Потому что их яркость долгое время казалась одинаковой независимо от условий взрыва.

Что такое возрастная предвзятость

Это зависимость яркости сверхновых от возраста галактик, в которых они возникают.

Значит ли это, что тёмной энергии не существует

Нет, но её свойства могут быть иными и меняться со временем.

Может ли Вселенная начать сжиматься

Пока данных для такого вывода нет, но сценарий замедления расширения становится возможным.