Число λ: Охота за далекими сверхновыми

Особенный вид сверхновых, имеющий обозначение «тип Iа», сигнализирует о своем появлении неожиданным термоядерным взрывом в центре умирающей звезды, в то время, когда ее сгорающее ядро достигает определенного минимума массы и делается нестабильным. Это, по существу, атомная бомба с некоторой определенной мощностью. Физика происходящего процесса абсолютно ясна, и его детали для нас не крайне важны. Принципиально важно то, что сверхновая Iа может расцениваться как «стандартное светило», достаточно броское, дабы его возможно было найти на громадных расстояниях. По его яркости теоретически допустимо сделать выводы о настоящих расстояниях и, кроме этого измерив красное смещение, связать скорость расширения и расстояние в прошедшую эру. Эксперты по космологии сохраняли надежду, что такие измерения позволят найти, имеет ли место маленькое замедление (которое должно быть, в случае, если мы верно оцениваем количество всей чёрной материи) либо некоторое ускорение расширения, которого возможно ожидать, в случае, если, как подозревают многие теоретики, существует достаточное количество дополнительной чёрной материи, дабы составить всю «критическую плотность», благодаря чего Вселенная напоминала бы несложную теоретическую модель.

Эти сверхновые, кстати, демонстрируют и другую тенденцию, которая напрямую связана с их красным смещением: думается, что те из них, каковые находятся особенно на большом растоянии и дают громаднейшее красное смещение, вспыхивают и горят медленнее, чем более родные сверхновые того же типа. Это конкретно тот эффект, которого мы ожидали: часы на удаляющемся объекте должны идти медленнее. Если он будет «сигналить» через определенные промежутки времени, последним сигналам нужно будет пройти большее расстояние, исходя из этого промежутки между их прибытием увеличатся.

Процесс вспышки и затухания сверхновой сам по себе напоминает часы, исходя из этого замедление «кривой блеска», пропорциональное красному смещению, – это конкретно то явление, которого мы должны ожидать, если она отдаляется. В статической вселенной этому не могло быть никакого естественного объяснения. Это лучший ответ на догадку о том, что красное смещение есть в некотором роде «эффектом усталости» света.

С социальной точки зрения астрономия есть «громадной наукой»: она требует сложного и дорогостоящего оборудования. Но сами по себе исследовательские программы не нуждаются в командной работе, которая нужна, к примеру, в лабораториях, где употребляются замечательные ускорители для изучения субатомных частиц. Астрономы так же, как и прежде смогут оставаться одиночками, ведущими личные проекты, для которых требуется пара ночей наблюдений на громадном телескопе (что-то они смогут делать и на маленьких телескопах, как те астрономы, каковые первыми открыли планеты, обращающиеся около других звезд). Но мероприятия по наблюдению за сверхновыми в интересах космологии требуют продолжительных усилий многих сотрудников и применения нескольких телескопов. Первая сложная задача – поймать какое-то количество фотонов (не сильный следов света), покинутых миллиарды лет назад взрывом звезды. Далекие сверхновые выявляются посредством повторяющихся наблюдений одного и того же участка неба, в ходе которых ищут случайные, появляющиеся иногда точки света в отдаленных галактиках. Поиски проводятся посредством телескопов среднего размера, в силу того, что громадные устройства так пользуются спросом, что в их рабочем графике нереально выделить достаточно времени на полную программу, кроме того такую ответственную. Любая сверхновая обязана наблюдаться систематически, дабы измерить видимую яркость так точно, как только возможно, и выстроить кривую блеска. Нужно это делать посредством наземного телескопа с десятиметровым зеркалом либо Космического телескопа имени Хаббла. Анализ поступающей информации и проверка ее надежности само по себе непростое дело.

Среди ученых существует в полной мере естественная традиция – воздерживаться от вынесения суждения по любому новому научному утверждению, особенно в то время, когда оно появляется неожиданно, пока не будут взяты независимые доказательства. Время от времени перед тем, как это случается, проходит много времени. Исходя из этого большой успехом было то, что две отдельные команды посвятили себя проекту изучения сверхновых в космологии. Первым ответственным игроком в данной области стал Сол Перлмуттер, физик, работающий в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Калифорния. Быть может, по причине того, что в то время он не специализировался в области астрономии, Перлмуттера не испугали трудности и он начал работу приблизительно в 1990 г. Понемногу он объединил и вдохновил группу сотрудников как из Англии, так и из Соединенных Штатов. Вторая группа, кроме этого интернациональная, появилась позднее. В нее входили пара исследователей, каковые представили новые способы (позднее использованные и группой Перлмуттера) для классификации сверхновых в подклассы, каковые взяли развитие.

К 1998 г. любая команда нашла более 10 далеких сверхновых и добилась достаточной степени достоверности, дабы заявить о предварительных итогах. Замедление было меньше, чем следовало ожидать, если бы число Ω было равняется единице. Это само по себе было не удивительно – не имелось никаких доказательств того, что существует достаточно чёрной материи, дабы оценить Ω выше 0,3, – не смотря на то, что и шло вразрез с распространенным предубеждением теоретиков, что космос был бы «несложнее», если бы число Ω точно равнялось единице. Но удивительно было то, что, по всей видимости, никакого замедления не существовало по большому счету и в действительности расширение кроме того, казалось, ускоряется. Журнал Science назвал это научным открытием номер один в 1998 г. во всех областях знания.

Эти наблюдения были верными, в случае, если учесть возможности телескопов того времени. Далекая сверхновая так не сильный, что ее параметры тяжело измерить точно. Более того, кое-какие астрономы волновались, что вмешивающийся в наблюдения «туман» от пылевых туч ослабляет свет, почему сверхновая думается дальше, чем в действительности. Кроме этого «термоядерная бомба» не всегда не редкость точно откалибрована: к примеру, ее мощность может зависит от количества углерода и других элементов у звезды-предшественницы. Запасы элементов будут ниже у тех объектов, каковые сформировались, в то время, когда Вселенная была моложе (иными словами, у объектов с громаднейшим красным смещением). Но неизменно проводятся перекрестные проверки, и ежемесячно появляются новые сверхновые для сравнения (на данный момент данные по ускоренному расширению вселенной проверены несколькими различными способами, и результаты 1998 г. подтвердились. За это открытие была вручена Нобелевская премия в области физики. – Прим. авт.).