Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии

И тот и другой коллектив использовали в качестве индикаторов расстояний сверхновые типа Ia, чрезвычайно яркие взрывающиеся звезды, которые, как мы видели, считались надежными ориентирами, поскольку обладали почти идентичными максимальными абсолютными светимостями. Один коллектив – проект «Космология по сверхновым», возглавляемый Солом Перлмуттером из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (штат Калифорния) представил информацию об измерениях видимой яркости и красного смещения каждой из сорока двух таких сверхновых. Коллектив «Команда поиска сверхновых с большим z», возглавляемый Брайаном Шмидтом из обсерваторий Маунт-Стромло и Сайдинг-Спринг (Австралия), отчитался о шестнадцати таких сверхновых. Оба коллектива представили ошеломляющий результат, согласно которому скорость расширения не только не снижается, но, скорее всего, медленно растет.

Эти сообщения потрясли профессиональное сообщество и быстро привели к многочисленным пересмотрам существующих теорий. (Позже рентгеновская обсерватория «Чандра» подтвердила исходные результаты посредством наблюдений газа в скоплениях галактик, разогретого до многих миллионов кельвинов. В 2006 г. было сделано уточняющее сообщение, что ускорение началось шесть миллиардов лет назад.) В 1998 г., когда грянули две эти новости, существовала как минимум одна концепция, дождавшаяся своего часа, а именно – гравитационное отталкивание, которое было задействовано в инфляционной теории. Как мы видели, эта концепция, связанная с квантовой активностью вакуума, использовалась только для понимания эпохи инфляции, а не для того, чтобы представить картину более поздней Вселенной. Тем не менее теперь открытие ускорения расширения Вселенной означало (согласно общему толкованию) – основная часть ее энергии приходится не на материю и не на излучение, а на гравитационный отталкивающий компонент. С легкой руки Майкла Тернера ее стали называть «темной энергией». Ньютоновская гравитация не признает таких вещей, но (как мы видели ранее) теория Эйнштейна допускает ее существование в виде космологической постоянной. Тот факт, что она была выбрана в качестве наиболее приемлемого решения, демонстрирует то, насколько прочно признание инфляционной теории утвердилось в сознании к концу XX в.

Однако данное решение не было единственным. Предлагалась и давняя неувядающая идея изменения законов гравитации на больших расстояниях. Некоторые специалисты заходили настолько далеко, что начинали видеть в темной энергии иллюзию, порождаемую фактом недостаточно полного понимания гравитации. Рассматривалась также возможность связи темной энергии с дополнительными измерениями, предсказываемыми теорией суперструн, и то, что данная связь может помочь осуществить ее проверку. Другие авторы приспосабливали к ней саму инфляционную теорию или, скорее, ту ее часть, в которой говорится о возмущениях в первичной плотности, проявляющихся впоследствии в космическом микроволновом фоне. Мы приведем здесь только одно из нескольких предложенных объяснений, чтобы проиллюстрировать то, насколько шатко теоретическая космологическая надстройка опирается на наблюдения. Теорию выдвинул в 2002 г. Пол Стейнхардт из Принстонского университета. Это особенно интересно, поскольку двумя десятилетиями ранее он был одним из основоположников инфляционной теории.

Предложенная Стейнхардтом новая модель принадлежала к ряду тех, что предполагают циклическую эволюцию с потенциально бесконечными прошлым и будущим. Как известно, циклические модели выдвигались и раньше, в ранние годы релятивистской космологии, но они сталкивались с серьезными проблемами, такими как бесконечные температура и плотность при последовательных «схлопываниях», а также проблема энтропии. Были и другие сложности, обнаружившиеся при попытках совместить циклические модели с инфляционной теорией.