Новое исследование, проведенное учеными из Индийского института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи совместно с профессором Субиром Саркаром из Оксфордского университета, ставит под сомнение одну из центральных идей современной космологии — что Вселенная расширяется с ускорением из-за «темной энергии», связанной с квантовым вакуумом.

В письме, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, утверждается, что доказательства космического ускорения могут быть не такими убедительными, как принято считать. Выводы оспариваются: в том же номере журнала отдельная статья, соавтором которой является профессор Мария Винченци из Оксфорда, заключает, что наблюдения по-прежнему поддерживают ускоряющуюся Вселенную.

Профессор Саркар из Оксфордского центра теоретической физики имени Рудольфа Пайерлса работал с Анимешем Са и Мохамедом Рамизом из Индийского института фундаментальных исследований, чтобы пересмотреть один из важнейших наборов наблюдательных данных в космологии. Их анализ сосредоточился на каталоге Pantheon+, содержащем наблюдения более чем 1700 сверхновых типа Ia.

Более 25 лет астрономы полагаются на эти взрывающиеся звезды, чтобы отслеживать расширение Вселенной. Измерения сверхновых типа Ia были ключом к открытию того, что расширение Вселенной ускоряется, — прорыв, отмеченный Нобелевской премией по физике 2011 года.

Исследователи изучили наблюдения Pantheon+, включив недавно предложенную поправку, связанную с возрастом звезд, которые в конечном итоге порождают взрывы сверхновых типа Ia. Они также проверили, выглядит ли кажущееся ускорение одинаково во всех направлениях, как предполагает стандартная космологическая модель.

«Есть все больше доказательств того, что яркость сверхновых типа Ia зависит от возраста звезд, из которых они произошли, — говорит профессор Субир Саркар, соавтор исследования. — Если не учитывать этот эффект, это может привести к ошибочному выводу, что скорость расширения ускоряется».

Применив поправку на возраст звезд, исследователи обнаружили, что наблюдения больше не подтверждают равномерное ускорение Вселенной. Их анализ показывает, что в целом космическое расширение может замедляться, а не ускоряться. Команда также задалась вопросом, может ли кажущееся ускорение быть анизотропным, то есть меняться в зависимости от направления измерения. Такой результат противоречил бы стандартному предположению об однородности Вселенной в больших масштабах.

Саркар и его коллеги утверждают: если кажущееся ускорение направленное, темная энергия не может быть его причиной, поскольку эффект, порождаемый квантовым вакуумом, не должен меняться от направления к направлению.

«Мы обнаружили, что выведенное ускорение направлено в основном вдоль направления нашего локального движения, на которое указывает горячее пятно в реликтовом излучении, и затухает с расстоянием, — объясняет профессор Саркар. — На это не влияет поправка к яркости сверхновых, что отвергает темную энергию независимо от того, применяется поправка или нет. Поправка превращает изотропную компоненту в замедление, что снова исключает темную энергию».

Выводы бросают вызов преобладающему мнению о том, что Вселенная продолжает расширяться с ускорением. Однако другие исследователи, изучающие тот же вопрос, пришли к иному заключению. Статья, опубликованная в том же выпуске журнала в соавторстве с профессором Марией Винченци из Оксфорда, утверждает, что имеющиеся данные по-прежнему подтверждают продолжающееся космическое ускорение.

«Ведущие авторы нашего исследования — мировые эксперты в понимании того, как окружение сверхновых типа Ia влияет на космологические измерения, с более чем десятилетним опытом в астрофизике сверхновых и эволюции галактик, — комментирует она. — Наши недавние результаты дают дополнительную уверенность в космологической модели, сложившейся за последние три десятилетия, и позволяют исследовательскому сообществу сосредоточиться на одном из самых больших нерешенных вопросов физики: природе самой темной энергии».

Обе интерпретации вскоре пройдут гораздо более масштабную наблюдательную проверку. Данные обзора Legacy Survey of Space and Time (LSST) обсерватории Рубин, как ожидается, предоставят измерения сотен тысяч сверхновых. Эта огромная новая выборка даст космологам мощную возможность проверить, действительно ли Вселенная ускоряется, меняется ли кажущийся эффект с направлением и какую роль, если таковая имеется, темная энергия играет в расширении космоса.