Pro темную материю

Однозначно можно сказать, что это мистические источники огромной энергии, удаленные от нас на колоссальные расстояния. Об их связи с лямбдой впервые было сказано в 1967 году, когда в «Астрофизическом журнале» была опубликована статья «Квазизвездные объекты с ненулевой космологической постоянной». Тогда ученые пытались разобраться с некоторым непостоянством в поведении квазаров. Космологические модели с космологической постоянной предлагалось использовать для объяснения некоторых свойств распределения квазаров. Но по мере того как эволюция квазаров становилась понятнее, необходимость в лямбде снова отпала. О космологической постоянной опять вспомнили в 1975 году при изучении эллиптических галактик и возможности их рассмотрения как «стандартных свечей». То есть, если считать Эйнштейна, лямбду-член пытались использовать четыре раза.

Затем появилась инфляционная теория, и если ученые так и не смогли прийти к согласию по поводу инфляционной модели, они в общем и целом согласились, что существование такой модели возможно. При этом получалось, что количество материи во Вселенной равно критическому, которое не дает ей обрушиться. Но у сторонников инфляционной теории возникла проблема: наблюдатели постоянно находили доказательства того, что количество материи во Вселенной составляет всего 20 % от критического. Одну пятую часть! Или, может, наблюдатели упускают 80 % Вселенной? Не видят их по каким-то причинам?

Ученые пришли к выводу, что при таком несовпадении возможны два варианта. И в первую очередь в голову приходит мысль, что недостающая часть материи находится в такой форме, что астрономы просто еще не научились ее обнаруживать. В 1982 году научное сообщество лишь недавно согласилось с убедительностью доказательств существования темной материи, а теоретики все еще работали над тем, как вставить темную материю в структуру и эволюцию Вселенной. Может, наблюдатели просто ошибались, и более точные наблюдения с помощью усовершенствованных инструментов помогут разобраться с несоответствием? Говорили и о неких «теоретических предрассудках», которые следовало согласовать с имеющимися данными, о некоей частице, которая осталась со времени Большого взрыва, и о «реликтовой космологической постоянной».

Вопросом космологической постоянной заинтересовался Джим Пиблс, который доверял наблюдениям гораздо больше, чем большинство теоретиков. Вместе с астрономом Марком Дэвисом он занимался измерением скоростей галактик, в совместной статье, опубликованной в 1983 году, они сделали выводы о массах галактик и попытались вывести плотность Вселенной. Пиблс пришел к выводу, что количество материи составляет 20 % от критического (то есть омега = 0,2). В следующем году Пиблс написал статью «Проверка космологических моделей, сдерживаемых инфляцией», в которой представил собственную теоретическую интерпретацию собранных данных. Если омега равна 0,2, а лямбда равна 0, то мы лишаемся привлекательного инфляционного объяснения гомогенности, или однородности Вселенной. Пиблс выступал против нулевой космологической постоянной: если бы мы сами строили Вселенную, то не стали бы вводить никакой нулевой космологической постоянной. Он подвергся критике за эту статью.

Наблюдения продолжались, накапливалось все больше доказательств низкой плотности материи во Вселенной, в особенности при изучении галактик в больших масштабах, на которое в частности опирался Джим Пиблс. Стало появляться все больше статей о низкой плотности материи во Вселенной и не-нулевой космологической постоянной.

Летом 1996 года праздновалось 250-летие Принстонского университета. В рамках торжеств проходила конференция, на которую съехались ведущие космологи мира для обсуждения самых важных проблем отрасли. Естественно, нельзя было не затронуть вопрос процентного содержания материи во Вселенной. По этому вопросу проводились дебаты, модератором на которых выступал Боб Киршнер. Он попросил высказаться Сола Перлмуттера, который также приехал на конференцию. К этому времени руководимая им группа «Сверхновые для космологии» уже могла показать предварительные результаты по первым семи сверхновым, он привез эти данные для представления коллегам. И эти первые семь сверхновых соответствовали Вселенной, в которой омега равна 1, а лямбда 0. Сол Перлмуттер также заявил, что космологическая постоянная просто не нужна. Тогда Джим Пиблс назвал его «убийцей лямбды».

Группа Перлмуттера опубликовала данные по первым семи сверхновым в августе того же года в «Астрофизическом журнале». У них получилось, что омега = 0,88, а учитывая возможные ошибки, вполне можно было считать, что она равна 1. Но эта интерпретация совершенно не соответствовала данным, полученным группой «Сверхновые для космологии» в дальнейшем.