Какво крият 2087 свръхнови? Намеци за края на ерата на вечното разширяване

Бяха необходими около 50 свръхнови, за да се промени начинът, по който функционира Вселената. През 1998 година екип от изследователи, които изучават излъчването от експлодиращите бели джуджета от тип Ia, правят неочаквано изявление: космосът не просто се разширява, а го прави все по-бързо. Това става основа на хипотезата за тъмната енергия (мистериозният механизъм, отговорен за ускорението) чието откритие по-късно е наградено с Нобелова награда.

Оттогава насам астрономите по света са регистрирали повече от 2000 подобни събития, но привеждането на целия този масив в сравнима форма не е лесна задача: инструментите и техниките са различни и без нормализация е трудно да се сравняват резултатите помежду им.

За да се отстранят несъответствията и да се прецизират параметрите на космологичните модели, международната група Supernova Cosmology Project (SCP) от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ към Министерството на енергетиката на САЩ събра най-големия унифициран каталог от наблюдения на избухвания от тип Ia. Новата компилация е наречена Union3.

Union3 включва информация за 2087 обекта от 24 независими проучвания, обхващащи повече от 7 милиарда години космическа еволюция.

Union3 е повече от три пъти по-голяма от предишното издание Union2 от 2010 година (557 източника). За да приведат всичко в общ формат, експертите анализираха модела на изменение на светимостта с времето – т.нар. светлинна крива, от която може да се определи истинската мощност на избухването и да се калибрира така, сякаш наблюдателните условия са били едни и същи.

За статистическата обработка е използван усъвършенстван йерархичен алгоритъм на Бейс. Той позволява да се работи с непълна информация и да се отчитат възможните отклонения. Наред с други неща, възможно е правилно да се отчитат промените в честотната лента на телескопите – например стареенето на филтрите, което преди беше почти невъзможно да се вземе предвид.

Актуализираната схема за анализ повиши надеждността на изчисленията и осигури основата за включването на нови проби. През следващите месеци вече е планирано към Union3 да бъдат добавени още три набора: единият съдържа близки избухвания, а другите два – особено отдалечени избухвания, които дават възможност да се надникне по-дълбоко в космическото минало.

„Нашата цел е да поставим ясна основа, преди да добавим стотици близки свръхнови. Именно в този диапазон калибрираните стойности досега бяха най-съмнителни. Сега сме по-уверени в точността от всякога и с нетърпение очакваме да видим какво ще покажат бъдещите измервания.“

обясни физикът от Лабораторията Бъркли Грег Олдеринг, който също ръководи проекта Nearby Supernova Factory

Неочаквано се оказва, че свойствата на тъмната енергия могат да се променят с течение на времето. Засега статистическите данни не са достатъчно убедителни за категорични заключения, но независими резултати от Спектроскопския инструмент за тъмна енергия (Dark Energy Spectroscopic Instrument – DESI) сочат в същата посока. Този инструмент изучава структурата на Вселената чрез барионни акустични вибрации – разпределението на галактическите купове.

В рамките на проекта Dark Energy Survey (DES), също подкрепен от Министерството на енергетиката на САЩ също беше установена подобна тенденция. Различните подходи от различни проучвания започват да показват подобен модел.

„Твърде рано е да се радваме – опитваме се да сдържаме преждевременния оптимизъм, защото тези сигнали могат да изчезнат веднага щом се появят нови серии от наблюдения, но от друга страна, всички се напрегнаха. Фактът, че два метода наведнъж се разминават с модела ΛCDM, е наистина интригуващ. За първи път се приближаваме до ниво на точност, при което можем сериозно да обсъждаме алтернативи.“

казва нобеловият лауреат Сол Перлмутер, един от авторите на изследването

ΛCDM е основният модел на съвременната космология, където Λ (ламбда) означава неизменна тъмна енергия, а CDM – студена тъмна материя.

Според тази хипотеза силата на тъмната компонента е постоянна във времето, но ако тя действително намалява, както подсказват резултатите, това напълно променя бъдещия сценарий: разширяването може да се забави, да спре – или дори да бъде заменено от свиване.

„Тъмната енергия съставлява почти 70% от енергийния баланс на Вселената и е причина за нейното разширяване. Ако нейното влияние отслабне, това може да означава, че разширяването също ще започне да губи инерция. Дали космосът ще продължи да се раздува безкрайно, ще спре или ще започне да се свива, зависи от деликатния баланс между материята и тази сила.“

обяснява професорът от Хавайския университет Дейвид Рубин, първи автор на статията и член на проекта SCP

Свързването на свръхновите с наблюденията на барионните осцилации подчертава ключовата роля на лабораторията в Бъркли: именно там е направено първото откритие на ускореното разширяване и продължава да се работи по всички основни уточнения. От същата структура се координира и DESI, най-голямото в света космологично сътрудничество.

През следващите години стотици хиляди нови наблюдения ще заменят сегашните данни: от наземната обсерватория „Вера Рубин“ и космическия телескоп Nancy Grace Roman. Стандартизираната база данни, създадена от SCP ще позволи да се свържат измерванията от различните мисии и заедно с картината на реликтовото излъчване и структурата на клъстерите ще ни доближи до разгадаването на природата на силата, която управлява съдбата на целия космос.