Pro темную материю

Сразу же было предложено два решения. Первое – это какая-то экзотическая пыль. Астрономы знали, что обычная галактическая и межгалактическая пыль делает свет краснее, и знали, как провести коррекцию с учетом пыли – во многом благодаря Адаму Риссу, который в 1999 году даже был удостоен премии Трамплера за предложенный им метод корректировки (эту премию вручают за необычные, но важные открытия для астрономии). Теперь же астрономы говорили про серую пыль, присутствующую между галактиками. Как сказал Адам Рисс, никто никогда не видел серую пыль между галактиками, но с другой стороны, никто никогда не видел и космологическую постоянную!

Другое объяснение тусклости сверхновых на больших расстояниях – это результат того, что эти сверхновые были другими в молодые годы Вселенной. А что если природа сверхновых типа Ia изменилась за время существования Вселенной, и состав относительно близких сверхновых отличается от состава более далеких? Может, там другой «коктейль» элементов, поэтому они кажутся более тусклыми, и таким образом создается иллюзия, что они находятся дальше.

Если интерпретация данных о сверхновых правильная, то мы живем во времена, когда темная энергия доминирует над материей, антигравитационная сила темной энергии выигрывает в схватке с гравитационной силой материи. В таком случае расширение Вселенной ускоряется и, как выяснили две группы ученых отдельно друг от друга, далекие сверхновые кажутся более тусклыми, чем мы ожидаем.

Однако в более ранние эпохи Вселенная была меньше и, соответственно, имела большую плотность. Чем раньше, тем меньше была Вселенная и тем больше ее плотность, а чем больше плотность Вселенной, тем больше кумулятивное гравитационное влияние материи. Если бы астрономы могли заглянуть в прошлое, то сумели бы добраться до эпохи, когда доминирующей была темная материя. Тогда гравитационное влияние темной материи выигрывало схватку с антигравитационной силой темной энергии. Расширение Вселенной замедлялось, а сверхновые из той эпохи казались бы ярче, чем мы ожидаем.

Но это не относится к сверхновым, которые мы видим сквозь серую пыль, или сверхновым, которые состояли из более простого набора элементов в ранней Вселенной. Эти сверхновые все равно будут казаться более тусклыми, куда бы мы ни смотрели.

Ник Сунцефф, Алекс Филиппенко, Рон Гиллилэнд, Марк Филипс

Чтобы разделить эти два сценария – темная энергия против серой пыли или изменяющегося состава сверхновых – нужно провести наблюдение за достаточно далекой сверхновой, которая взорвалась в раннюю эпоху, гораздо более далекую от нашего времени. Нужна сверхновая, которая взорвалась до «поворота» расширения Вселенной – до того как расширение Вселенной перешло с замедления на ускорение, когда материя, а не энергия побеждала в схватке. Эта сверхновая должна быть ярче, чем «следовало бы». Ее нужно найти или заново задуматься о темной энергии.

Телескопы, установленные на земной поверхности, не видят так далеко. Обнаружить сверхновые на таком расстоянии мог только космический телескоп «Хаббл».

В 1995 году «Хаббл» на протяжении десяти дней сверлил дыру в небе размером с песчинку и впитывал фотоны, глядя глубже и глубже в пространство космоса, а поэтому дальше и дальше назад во времени. В конце набралось около трех тысяч галактик, некоторые были лишь туманными и одними из первых появившихся во Вселенной.

В 1997 году Рон Гиллилэнд и Марк Филипс хотели повторить эксперименты охотников за сверхновыми начиная с 1930-х годов: сравнить картину двухлетней давности с нынешней и посмотреть, что изменилось. Появилась ли в какой-то из галактик новая supernova, которой не было два года назад?

Появились две. Они получили названия SN 1997f и SN 1997fg. Гиллилэнд и Филипс не могли сделать фотометрию, так как не имели возможности использовать «Хаббл» для последующих наблюдений и сравнений, что позволило бы им построить кривые блеска. Но они в любом случае доказали, что можно использовать «Хаббл» для открытия сверхновых на расстояниях, недоступных для установленных на Земле телескопов.

Адам Рисс и одна далекая сверхновая

Эти две сверхновые очень заинтересовали Адама Рисса. Более того, он считал их напоминанием об упущенной возможности – из-за невозможности использования «Хаббла» именно для последующих наблюдений за ними, так как все время телескопа расписано надолго вперед, как у дирижера мировой величины. А ведь они находились на расстоянии, достаточном для проверки космологической модели, связанной с темной энергией и периодом замедления расширения Вселенной до того, как начался период ускорения. Замедлялось ли расширение под доминирующим влиянием темной материи перед тем, как начать ускоряться под влиянием темной энергии? Рисс очень сожалел, что у Гиллилэнда и Филипса не было возможности провести последующие наблюдения, когда это требовалось. Тогда астрономия уже смогла бы проверить темную энергию!