Параллельные миры. Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса

К великому облегчению ученых, доскональное изучение обработанных на компьютере данных со спутника СОВЕ обнаружило размытую рябь, при этом колебания температуры не превосходили 10–5 – минимальный размер отклонения, допускаемый квантовой теорией. Эти бесконечно малые волны ряби вписывались в инфляционную теорию. Гут признался: «Я совершенно очарован космическим фоновым излучением. Сигнал был таким слабым, что его обнаружили лишь в 1965 году, а теперь измеряют флуктуации с точностью до 10–5»{63}.

Хотя накапливаемые экспериментальные данные постепенно подтверждали теорию инфляции, ученым все еще предстояло решить мучительную проблему значения Ω – объяснить тот факт, что Ω равна 0,3, а не 1,0.

Сверхновые – возвращение Λ

Хотя оказалось, что теория инфляции согласуется с данными, полученными со спутника СОВЕ, все же до 1990-х годов астрономы роптали на то, что она вопиющим образом нарушает экспериментальные данные, касающиеся значения Ω. Впервые ситуация начала изменяться в 1998 году в результате обработки данных, полученных из совершенно неожиданной области. Астрономы пытались пересчитать скорость расширения Вселенной в далеком прошлом. Вместо анализа переменных цефеид (которым в 1920-е годы занимался Хаббл) астрономы начали изучение сверхновых в далеких галактиках на расстоянии миллиардов световых лет в прошлом. В частности, они исследовали тип сверхновых Iа. Сверхновые этого типа – идеальные кандидаты в стандартные свечи.

Астрономам известно, что все сверхновые этого типа характеризуются приблизительно одинаковой яркостью. (Яркость сверхновых типа Iа 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 увеличивает массу до тех пор, пока она не достигает 1,4 солнечной массы, максимально возможной для белого карлика. Превысив этот предел, он коллапсирует и взрывается как сверхновые типа Iа. Эта предельная масса и объясняет тот факт, что все сверхновые типа Iа 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 карлике сила гравитации, разрушающая звезду, уравновешивается силой отталкивания электронов, которая называется давлением вырожденных электронов. Если белый карлик превосходит 1,4 солнечной массы, то гравитация преодолевает эту силу и звезда разрушается, а результатом этого разрушения становится сверхновая{64}.) 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» и Брайаном Шмидтом «Группа поисков сверхновых с большим красным смещением» – рассчитывали обнаружить, что Вселенная, продолжая расширяться, все же постепенно замедляет скорость расширения. Для нескольких поколений астрономов это было догмой, которую учили во всех курсах космологии – то, что «изначальное расширение постепенно замедляется».

После того как каждая из групп изучила около дюжины сверхновых, они обнаружили, что Вселенная расширяется не так быстро, как считалось раньше (то есть красное смещение сверхновых – а следовательно, 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 удивлению, обе группы пришли к поразительному выводу: расширение Вселенной ускоряется.

В полное смятение их привело то, что ни одно из значений Ω не вписывалось в полученные ими данные. Единственным способом, позволяющим согласовать данные и теорию, было возвращение Λ – энергии вакуума, впервые введенной Эйнштейном. Более того, астрономы обнаружили, что Ω, плотность энергии, в основном и определяется необычайно большой Λ, что вызывало ускорение Вселенной по сценарию де Ситтера. Две группы совершенно независимо друг от друга пришли к этому потрясающему выводу, но не торопились публиковать результаты из-за господствующего предубеждения, что значение Λ = 0. Как сказал Джордж Джекоби из Обсерватории Китт-Пик: «Понятие Λ всегда была умозрительным, и любого, кто был достаточно не в себе, чтобы сказать, что она не равна нулю, считали спятившим»{65}.