Загадочная сила продолжает расширять Вселенную, и учёные до сих пор не знают, что это такое
Космос продолжает ставить загадки даже перед астрономами. Новый анализ одной из важнейших теорий современной науки проверил альтернативные объяснения ускоренного расширения Вселенной и вновь поставил в центр внимания загадочную тёмную энергию.
Международная команда ученых провела новый масштабный анализ данных и пришла к выводу, что Вселенная не только расширяется, но и продолжает делать это с нарастающей скоростью. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Смотрите также: Астрономы обнаружили загадочную чёрную дыру из ранней Вселенной – её поведение трудно объяснить
Это подтверждает одну из важнейших космологических концепций последних десятилетий и одновременно усиливает аргументы в пользу существования тёмной энергии – загадочного явления, которое, по современным оценкам, составляет около 70 % всего энергетического содержания Вселенной.
Идея ускоренного расширения космоса возникла в конце XX века после наблюдений далеких сверхновых. Тогда астрономы заметили, что галактики удаляются друг от друга быстрее, чем предсказывали предыдущие модели. Это открытие настолько изменило представления о Вселенной, что его авторы впоследствии получили Нобелевскую премию по физике.
Однако в последние годы некоторые исследователи выдвинули предположение, что ускорение может оказаться статистической иллюзией. По их мнению, определенные особенности звезд и галактик могли влиять на оценки космических расстояний, создавая ложное впечатление об ускоренном расширении.
Именно эту гипотезу и решила проверить команда авторов нового исследования.
Что помогло учёным?
Ключевую роль в работе вновь сыграли сверхновые типа Ia. Эти мощные взрывы возникают тогда, когда белый карлик накапливает критическую массу. В момент взрыва такая звезда может временно светить ярче целой галактики.
Особая ценность сверхновых типа Ia заключается в том, что их истинная яркость хорошо известна астрономам. Сравнивая её с тем, насколько тусклым объект выглядит с Земли, учёные могут достаточно точно определить расстояние до него.
Именно благодаря таким измерениям астрономы в своё время установили, что далёкие галактики расположены дальше, чем должны были бы быть во Вселенной без ускорения.
В новой работе исследователи тщательно проверили утверждения о возможных погрешностях, связанных со свойствами галактик, в которых происходят взрывы сверхновых. Они проанализировали влияние массы галактик, возраста их звездных популяций и других характеристик, которые потенциально могли искажать результаты.
Оказалось, что современные космологические модели уже учитывают большинство таких факторов. После применения стандартных поправок вероятный эффект практически исчезает, тогда как сигнал ускоренного расширения сохраняется.
Данные различных проектов показывают одинаковый результат
Одним из важнейших выводов работы стала согласованность результатов между различными независимыми программами наблюдений. Учёные проанализировали обширные каталоги сверхновых, содержащие данные о более чем тысяче космических взрывов. Несмотря на использование различных методов калибровки и обработки информации, все наборы данных показывают одинаковую картину.
Слева: Зависимость звездной массы галактики-хозяина от возраста галактики для выборки, использованной в работе S25. Данные о возрасте галактик взяты из работы C. Chung et al. (2025) и тесно коррелируют со звездной массой галактики-хозяина. В центре: остаток Хаббла до коррекции смещения и стандартизации по массе в зависимости от возраста галактики. Данные об остатках Хаббла взяты из анализа Pantheon+. Мы получаем несколько меньший наклон, чем в работе C. Chung et al. (2025), и с меньшей статистической значимостью; Справа: остатки Хаббла после коррекции смещения и стандартизации по звездной массе. Зависимость между остатком Хаббла и возрастом галактики-хозяина меньше и не является статистически значимой.
Ускорение расширения Вселенной прослеживается на различных космических расстояниях, в разные эпохи и в галактиках разных типов. Если бы этот эффект возникал из-за систематической ошибки наблюдений, результаты различных исследовательских программ заметно отличались бы друг от друга. Однако этого не произошло.
Исследователи также проверили гипотезу о том, что эволюция звездных популяций могла изменять яркость сверхновых на протяжении космической истории. Анализ показал, что такие изменения слишком малы, чтобы объяснить наблюдаемое ускорение без привлечения темной энергии.
Тёмная энергия остаётся основным объяснением
Споры вокруг тёмной энергии продолжаются уже более двух десятилетий. Несмотря на огромное количество косвенных доказательств, учёные до сих пор не знают, что именно представляет собой эта загадочная составляющая Вселенной.
Одна группа исследователей считает, что тёмная энергия – это реальная физическая сущность, которая буквально "растягивает" пространство. Другие ищут альтернативные объяснения в особенностях гравитации или возможных погрешностях измерений.
Новый анализ существенно сужает поле для таких альтернатив. Авторы работы пришли к выводу, что предложенные ранее объяснения не могут воспроизвести весь спектр наблюдений сверхновых в разные космические эпохи.
Остаточные значения данных телескопа "Хаббл" для сверхновых типа Ia с низким красным смещением в зависимости от массы звезды, с разбивкой по морфологии галактик-хозяев. Остаточные значения Хаббла взяты из компиляции DES-SN5YR; к ним была применена как стандартизация по массе звёзд, так и коррекция смещения. Средняя разница в возрасте двух морфологических категорий составляет несколько Гир; исходя из сценария S25 со значением 0,03 mag Гир, это позволило бы предсказать разницу между двумя популяциями на уровне ∼0,09–0,18 mag, чего не наблюдается в средних значениях данных.
Среди тех, кто прокомментировал результаты, был лауреат Нобелевской премии и один из первооткрывателей ускоренного расширения Вселенной Адам Рисс.
Необычные утверждения требуют особенно тщательной проверки,
– подчеркнул Адам Рисс.
Именно такой подход, по словам исследователей, и был применен при анализе. Они не искали подтверждения существующей теории, а пытались выяснить, могут ли альтернативные объяснения выдержать проверку фактами. На данный момент ответ оказался отрицательным.
Хотя природа тёмной энергии остаётся одной из величайших загадок современной физики, новые результаты укрепляют позиции стандартной космологической модели и свидетельствуют о том, что ускоренное расширение Вселенной пока что остается лучшим объяснением того, что астрономы наблюдают в глубинах космоса.