Новые данные опровергают ключевое предположение о наличии темной энергии

Автор оригинала: Yonsei University

Рисунок 1. Эволюция светимости, имитирующая темную энергию в сверхновой (SN) космологии. Остаток Хаббла — это разница в светимости SN относительно космологической модели без темной энергии (черная пунктирная линия). Голубые круги — это бинированные данные SN. Красная линия — это кривая эволюции, основанная на нашей возрастной датировке галактик-хозяев раннего типа. Сравнение нашей эволюционной кривой с данными SN показывает, что эволюция светимости может имитировать остатки Хаббла, использованные при открытии и выводе темной энергии (черная сплошная линия). Предоставлено: Университет Ёнсе

Наиболее прямым и убедительным доказательством ускорения Вселенной с темной энергией являются измерения расстояний с использованием сверхновых типа Ia (SN Ia) для галактик с большим красным смещением. Этот результат основан на предположении, что скорректированная светимость SN Ia посредством эмпирической стандартизации не будет развиваться с красным смещением.

Однако новые наблюдения и анализ, проведенные группой астрономов из Университета Ёнсе (Сеул, Южная Корея) совместно с их коллегами из Лионского университета, показывают, что это ключевое предположение, скорее всего, является ошибочным. Команда выполнила высококачественные (отношение сигнал / шум ~175) спектроскопические наблюдения, чтобы охватить большинство из зарегистрированных соседних галактик-хозяев раннего типа SN Ia, из которых они получили наиболее прямые и надежные измерения возраста населения для этих галактик-хозяев. Они обнаруживают значимую корреляцию между SN-светимостью и возрастом звездной популяции — на уровне достоверности 99,5%. Таким образом, это самый прямой и строгий тест, когда-либо проводившийся для эволюции светимости SN Ia. Поскольку прародители SN в галактиках-хозяевах становятся моложе с красным смещением (look-back time), этот результат неизбежно указывает на серьезное систематическое смещение с красным смещением в космологии SN. Взятая по номиналу, эволюция светимости SN достаточно значительна, чтобы поставить под сомнение само существование темной энергии. Когда эволюция светимости SN должным образом учтена, команда обнаружила, что доказательства существования темной энергии просто исчезают (см. Рисунок 1).

Комментируя этот результат, профессор Янг-Ук Ли (Университет Ёнсе, Сеул), который возглавлял проект, сказал: «Цитируя Карла Сагана, экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств, но я не уверен, что у нас есть такие экстраординарные доказательства для темной энергии. Наш результат иллюстрирует, что темная энергия из космологии SN, которая привела к Нобелевской премии по физике 2011 года, может быть артефактом хрупкого и ложного предположения.»

Также известно, что другие космологические пробы, такие как космический микроволновый фон (CMB) и барионные акустические осцилляции (BAO), предоставляют некоторые косвенные и «случайные» доказательства существования темной энергии, но недавно было высказано предположение, что CMB из миссии Planck больше не соответствует космологической модели, которая может потребовать новой физики (Э. Ди Валентино, А.Мельхиорри, Дж.Силк, 2019). Некоторые исследователи также показали, что BAO и другие космологические пробы с низким красным смещением могут быть совместимы с неускоряющейся вселенной без темной энергии. В этом отношении настоящий результат, показывающий эволюцию светимости, имитирующую темную энергию в космологии SN, является критическим и очень своевременным.

Этот результат напоминает знаменитые дебаты Тинсли-Сэндэджа в 1970-х годах об эволюции светимости в наблюдательной космологии, которые привели к прекращению проекта Sandage, первоначально предназначенного для определения судьбы Вселенной.

Эта работа, основанная на 9-летних усилиях группы на 2,5-метровом телескопе обсерватории Лас-Кампанас и на 6,5-метровом телескопе ММТ, была представлена на 235-м заседании Американского Астрономического Общества, состоявшемся в Гонолулу 5 января (14:50 на космологической сессии, презентация № 153.05).

Больше статей читайте на моём Телеграм-канале Quant (@proquantum)
Канал, посвящённый квантовой механике и астрофизике.