Сверхновые — возвращение лямбды

Хотя оказалось, что теория инфляции согласуется с данными, полу-
ченными со спутника СОВЕ, все же до 1990-х годов астрономы роп-
тали на то, что она вопиющим образом нарушает экспериментальные
данные, касающиеся значения со. Впервые ситуация начала изменять-
ся в девяностых в результате обработки данных, полученных из со-
вершенно неожиданной области. Астрономы пытались пересчитать
скорость расширения Вселенной в далеком прошлом. Вместо ана-
лиза переменных цефеид (которым в 1920-е годы занимался Хаббл)
астрономы начали изучение сверхновых в далеких галактиках на рас-
стоянии миллиардов световых лет в прошлом. В частности, они ис-

следовали тип сверхновых 1а. Сверхновые этого типа — идеальные
кандидаты в стандартные свечи.

Астрономам известно, что все сверхновые этого типа характери-
зуются приблизительно одинаковой яркостью. (Яркость сверхновых
типа 1а изучена настолько хорошо, что могут быть замечены даже
небольшие отклонения: чем ярче сверхновая, тем медленнее убывает
ее яркость.) Такие сверхновые Появляются, когда белый карлик в
двойной звездной системе медленно вытягивает вещество из своего
спутника. Кормясь от сестры-звезды, белый карлик постепенно уве-
личивает массу, и так до тех пор, пока она не достигает 1, 4 солнечной
массы, максимально возможной для белого карлика. Превысив этот
предел, они коллапсируют и взрываются как сверхновые типа 1а.
Эта предельная масса и объясняет тот факт, что все сверхновые ти-
па 1а так однородны в своей яркости — это естественное следствие
того, что белые карлики увеличивают массу ровно до 1, 4 солнечной
массы, а затем коллапсируют под воздействием силы гравитации.
(Как показал Субраманьян Чандрасекар в 1935 году, в белом карли-
ке сила гравитации, разрушающая звезду, уравновешивается силой
отталкивания электронов, которая называется давлением вырож-
денных электронов. Если белый карлик превосходит 1, 4 солнечной
массы^, то гравитация преодолевает эту силу и звезда разрушается,
а результатом этого разрушения становится сверхновая.) Поскольку
взрывы отдаленных сверхновых произошли в молодой Вселенной,
то посредством их анализа можно рассчитать скорость расширения
Вселенной миллиарды лет назад.

Две независимые группы астрономов -— возглавляемые Солом
Перлмуттером «Проект космологии сверхновых» (Supernova
Cosmology Project) и Брайаном П. Шмидтом «Группа поисков сверх-
новых с большим красным смещением» (High-Z Supernova Search
Team) — рассчитывали обнаружить, что Вселенная, продолжая рас-
ширяться, все же постепенно замедляет скорость расширения. Для
нескольких поколений астрономов это было догмой, которой учили
во всех курсах космологии, — «изначальное расширение постепен-
но замедляется».

После того как каждая из групп изучила около дюжины сверхно-
вых, они обнаружили, что Вселенная расширяется не так быстро, как

считалось раньше (то есть красное смещение сверхновых — а следо-
вательно, и их скорость — было меньше априорных ожиданий). При
сравнении скорости расширения ранней Вселенной и Вселенной
наших дней обе группы астрономов заключили, что в наши дни
скорость расширения Вселенной — не меньше, а больше. К своему
большому удивлению, обе группы пришли к поразительному выводу:
расширение Вселенной ускоряется.

В полное смятение их привело то, что ни одно из значений со не
вписывалось в полученные ими данные. Единственным способом,
позволяющим согласовать данные и теорию, было возвращение
лямбды (λ), энергии вакуума, впервые введенной Эйнштейном. Более
того, астрономы обнаружили, что ω была просто задавлена необы-
чайно большой λ, что вызывало ускорение Вселенной по сценарию
де Ситтера. Две группы совершенно независимо друг от друга при-
шли к этому потрясающему выводу, но не торопились публиковать
результаты из-за господствующего предубеждения, что значение λ
равнялось нулю. Как сказал Джордж Джейкоби из обсерватории
Китт-Пик: «λ всегда была донкихотским понятием, и любого, кто был
достаточно не в себе, чтобы сказать, что она не равна нулю, считали
спятившим».

Шмидт вспоминает: «Я все еще качал головой, но мы все про-
верили... Мне не хотелось говорить об этом людям, потому что нас
разорвали бы на части». Однако, когда в 1998 году обе группы опу-
бликовали свои результаты, целую гору представленных ими данных
было не так-то легко сбросить со счета. λ, «величайшая ошибка»
Эйнштейна, которую в современной космологии практически и не
вспоминали, возвращалась через 90 лет забвения!

Физики были ошеломлены. Эдвард Виттен из Института пере-
довых исследований в Принстоне заявил, что это было «самое не-
обычайное экспериментальное открытие с того момента, как я начал
заниматься физикой». Когда значение ω = 0, 3 добавили к значению
λ =0, 7, то сумма оказалась (с учетом погрешности в ходе эксперимен-
та) равной 1, 0, то есть результат совпал с тем, который предсказывала
теория инфляции. Будто бы части головоломки встали на свои места,
и космологи увидели недостающий фрагмент в теории инфляции. Он
пришел прямиком из вакуума.

Этот результат был самым впечатляющим образом подтвержден
спутником WMAP, который показал, что энергия, приписываемая
λ, или темная материя, составляет 73 % всего вещества и энергии
во Вселенной, что отводит ей доминирующее место в космической
головоломке.