Non-standard philosopher ruler

В прошлом году я упомянул, что закон Хаббла, которым устанавливается фундаментальная зависимость между скоростью удаления астрономических объектов от наблюдателя из-за расширения пространства и расстоянием до них, на самом деле корректнее именовать законом Хаббла-Леметра, и октябрьское голосование членов Международного астрономического союза (IAU) придало этой инициативе законную силу. Недавно обнародованные результаты опроса (закончился 26 октября в полночь по Гринвичу) свидетельствуют об уверенной поддержке идеи совместного авторства: 78% высказались за то, чтобы увековечить Леметра рядом с Хабблом в официальном названии этой зависимости, 20% респондентов — против, а 2% воздержались.

Занятно, что “переставлять кровати” IAU взялся в момент, когда над законом Хаббла-Леметра сгустились, пожалуй, самые грозные тучи с момента открытия ускоренного расширения Вселенной. Тогда, на рубеже тысячелетий, выяснилось, что “постоянная” Хаббла в действительности меняется со временем; согласно космологической модели ΛCDM, предпочитаемой большинством астрофизиков, использовать надлежит параметр Хаббла, H (t), отношение первой производной безразмерного масштабного фактора a по времени к самому этому масштабному коэффициенту. В этом случае “постоянная Хаббла” из первоначальной формулировки получает подстрочный индекс 0, подчеркивающий ее применение лишь к нынешнему моменту времени. Большинство космологических моделей повелевает H(t) уменьшаться по мере дальнейшего взросления Вселенной, поскольку расширяется само пространство между астрономическими объектами в галактических и метагалактических масштабах, и расширяется с ускорением, а следовательно, даже несмотря на рост темпов удаления их от наблюдателя, на “обход” расширяющейся сферы Хаббла будет затрачиваться все больше времени.

Так было не всегда: замедление расширения Вселенной сменилось ускорением на красном смещении z ∼ 0.55, примерно 5.5 млрд лет назад. В современной астрофизике этот период именуется эпохой доминирования темной энергии; собственно, темная энергия — это зонтичный термин, которым космологи повадились обозначать всё, сколько-нибудь пригодное для описания таких свойств крупномасштабной структуры Вселенной.

За этот поразительный результат была присуждена Нобелевская премия по физике 2011 года. Чтобы лучше уразуметь, насколько он поразителен, взгляните на график зависимости приведенных долевых плотностей энергии компонентов мироздания — лучистой энергии, материи и темной энергии — от красного смещения.

Хорошо видно, что отрезок времени, на протяжении которого темная энергия преобладает над излучением, барионной и темной материей, занимает крайне малое место во всем диапазоне красных смещений, и так получилось, что именно в эту пору прекрасную довелось существовать жизни на Земле — в том числе разумной жизни, ведущей астрономические наблюдения.

У многих скептиков от космологии любые намеки на антропный принцип вызывают лютую изжогу. Трудно передать, какой переполох воцарился в их стане, когда 6 ноября в открытом доступе появились уточненные данные измерений текущего значения постоянной Хаббла методом “портновского сантиметра Вселенной”: по барионным акустическим осцилляциям. Эксперимент дает 67.77±1.30 (км/с)/Мпк, что согласуется с данными космического телескопа “Планк” (67.66±0.42), но заметно отличается от данных, полученных независимым методом, по гравитационно-линзированным квазарам, в том числе и с… телескопа “Хаббл”. Статистическая значимость расхождения достигает 3.8σ, и оно продолжает воспроизводиться от года к году.

Причины этого пока абсолютно непонятны; в расхождении винят экзотическую разновидность нейтрино, темную материю (если та взаимодействует с обычным барионным веществом сильнее, чем ей предписано существующими теориями) и саму темную энергию, хотя интуитивно трудно представить, что по мере расталкивания пространства ее действие усиливается. Еще одно оригинальное объяснение, восходящее к работам Хури и Вельтман, приписывает носителю темной энергии хамелеонные свойства: этот скалярный бозон должен проявлять нелинейное самодействие, так что его масса зависит от локальной плотности вещества и камуфлирует потенциальные нарушения принципа эквивалентности, а на космологических масштабах достигает порядка параметра Хаббла.

Впрочем, недавнее открытие гравитационных волн (которое хотя и оспаривается некоторыми диссидентами, но уже успело забронзоветь от прошлогодней Нобелевки) позволяет надеяться, что актуальное значение параметра Хаббла можно с неплохой точностью определить и третьим методом, по “стандартным сиренам” многоканальной астрономии. Главное, чтобы при этом не получился третий результат, отличный от двух конкурентов, а сама установка не пала жертвой досадных неполадок.

LoadedDice