Расширение Вселенной стало очевидным благодаря тому, что свет от далеких галактик доходит до нас с более «красным» оттенком, чем свет от близких объектов. Красный цвет представляет собой самый длинноволновой видимый свет, и именно поэтому астрономы называют этот эффект красным смещением.
Это происходит потому, что за миллиарды лет движения до земного наблюдателя световые волны от удаленных источников растягиваются вместе с пространством-временем Вселенной. Такое расширение предсказывали уравнения теории относительности в интерпретации советского ученого Фридмана, и именно его открытие астрономы сделали, сравнивая цвета далеких и ближних галактик.
Также важна еще одна деталь: чем быстрее источник уходит от нас, тем больше удлиняется волна. В космосе наблюдается именно это: чем дальше расположены галактики, тем они краснее. Таким образом, можно сделать вывод, что они удаляются быстрее.
В астрофизике сложилось мнение, что Вселенная не только расширяется, но и делает это с ускорением, что происходит под воздействием неизвестной темной энергии. Удалось даже определить скорость расширения Вселенной, известную как постоянная Хаббла. Однако с ней возникла интересная проблема.
Постоянную Хаббла вычисляли двумя различными и надежными методами. Во-первых, по свету далеких сверхновых и ярких переменных звезд, известных как «цефеиды», которые хорошо изучены и служат ориентирами для определения расстояний до галактик. Во-вторых, по распространенному по всей Вселенной очень слабому, фоновому излучению, которое можно назвать электромагнитным «эхом» Большого взрыва. Это излучение называется реликтовым.
Проблема заключается в том, что эти два метода измерения скорости расширения Вселенной дали различные результаты. По данным о цефеидах, при расстоянии между галактиками в 3,26 миллиона световых лет пространство между ними расширяется так, что удаляет их друг от друга со скоростью 73 километра в секунду. Соответственно, при удвоении расстояния эта скорость также удваивается, и так далее. Однако по реликтовому излучению оказалось, что скорость составляет лишь 68 километров в секунду. Это странное несоответствие стало известно как напряженность Хаббла.
Недавно команда астрофизиков из Университета Кентербери (Новая Зеландия) пришла к выводу, что космология напрасно так «напрягается»: ускорение расширения Вселенной, а также необходимая для этого темная энергия, отсутствуют.
В статье для издания Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters исследователи описали результаты своих наблюдений за объектами, а точнее — событиями в космосе, по которым также можно многое измерить и вычислить. Речь идет о взрывах сверхновых звезд особого типа, известного как тип Ia.
Напомним, сверхновыми взрываются «умирающие» массивные звезды, когда они сбрасывают свои внешние слои. Однако иногда взрывается ядро уже «умершей» звезды — белого карлика. Это происходит, если он поглощает слишком много вещества своей звезды-компаньона или сливается с ней. Когда она от этого вспыхивает, это и есть сверхновая Ia.
Ученые измерили степень красного смещения этих вспышек и сравнили ее с тем, какой она должна быть в двух возможных сценариях: если Вселенная действительно расширяется с ускорением и если дело обстоит иначе, а именно, что время в разных частях космоса идет по-разному. Исследователи пришли к выводу, что скорее верно второе.
Авторы нового научного исследования являются сторонниками так называемой негомогенной космологии. Как известно, гравитация искривляет «ткань» пространства-времени, замедляя ход времени в области действия этой гравитации. Это подтверждено сравнением показаний атомных часов на борту самолета и аналогичных часов на Земле: на высоте в авиарейсе прошло немного больше времени.
С точки зрения сторонников стандартной космологической модели, такое искривление не влияет на наблюдения космоса, поскольку на больших масштабах Вселенная однородна. Однако в рамках негомогенной космологии она неоднородна: некоторые крупные области богаты материей, а другие — очень бедны. Это означает, что время в различных крупных областях Вселенной течет по-разному.
Исследователи подсчитали, что внутри Млечного Пути из-за его притяжения время идет на 35 процентов медленнее, чем в пустоте войдов, где нет источников гравитации. Таким образом, получается, что в далеком межгалактическом пространстве с момента Большого взрыва прошло гораздо больше времени, чем в нашей Галактике. По мнению ученых, именно из-за этой разницы в течении времени возникает наблюдаемое красное смещение далеких галактик. Астрофизики предполагают, что Вселенная действительно расширяется, но без вмешательства гипотетической темной энергии.