Представление о том, что расширение Вселенной в настоящее время ускоряется под действием тёмной энергии, снова оказалось в центре научной дискуссии. Новое исследование утверждает, что недавняя работа, призванная опровергнуть признаки возможного замедления космического расширения, содержит существенные проблемы в анализе данных о сверхновых типа Ia.
Речь не идёт о доказанном пересмотре современной космологии. Стандартная космологическая модель по-прежнему остаётся основной рабочей моделью, а ускоренное расширение Вселенной поддерживается большим количеством наблюдений. Однако новая работа показывает, что один из важных способов проверки этого вывода — использование сверхновых типа Ia — может быть чувствителен к систематической зависимости их яркости от возраста звёздных популяций в галактиках-хозяевах.
Исследователи утверждают, что при корректном учёте этой зависимости данные продолжают допускать картину, в которой современное расширение Вселенной уже не ускоряется, а тёмная энергия изменяется со временем. Их вывод согласуется с результатами, полученными из независимого космологического метода — измерений барионных акустических осцилляций с помощью DESI. При этом окончательного ответа пока нет: спор касается интерпретации наблюдательных данных и используемых методов их обработки.
Почему вопрос об ускорении Вселенной настолько важен
Расширение Вселенной не всегда происходило одинаково
Вселенная расширяется, то есть на больших масштабах расстояния между далёкими галактиками со временем увеличиваются. Это расширение началось на ранних этапах истории Вселенной и продолжает происходить сегодня.
Но скорость изменения этого расширения не обязательно постоянна. На ранних этапах космической истории гравитация обычного вещества и тёмной материи играла значительную роль и способствовала замедлению расширения. Позднее, когда плотность вещества уменьшалась, влияние компонента, который называют тёмной энергией, стало более заметным.
Наблюдения сверхновых типа Ia в конце XX века привели к выводу, что современное расширение Вселенной не просто продолжается, а ускоряется. Это стало одним из важнейших открытий современной космологии и легло в основу широко используемой модели ΛCDM, в которой тёмная энергия обычно представляется космологической постоянной.
Ускорение связано с природой тёмной энергии
Тёмная энергия — название для компонента Вселенной, необходимого в стандартной космологической модели для объяснения наблюдаемого ускоренного расширения.
При этом учёные не знают, чем именно является тёмная энергия. Космологическая постоянная — лишь один из вариантов её описания.
Если же окажется, что влияние тёмной энергии меняется со временем, это будет означать, что её нельзя полностью описать постоянной величиной. Тогда потребуется более сложная физическая модель.
Именно поэтому даже небольшие систематические ошибки в измерениях расстояний до далёких объектов могут иметь огромное значение: от них зависит реконструкция истории расширения Вселенной.
Почему для этого используют сверхновые типа Ia
Сверхновые позволяют сравнивать расстояния
Сверхновые типа Ia — это определённый класс термоядерных взрывов звёздных остатков, которые обладают достаточно сходными свойствами, чтобы использовать их в космологии как инструменты измерения расстояний.
Их называют «стандартными свечами», хотя это выражение является упрощением. Современные методы не предполагают, что все сверхновые типа Ia абсолютно одинаковы по яркости. Их световые кривые и цвета анализируют, чтобы стандартизировать измеренную яркость и получить более надёжную оценку расстояния.
Затем полученное расстояние сопоставляют с красным смещением галактики, в которой произошёл взрыв. Красное смещение показывает, насколько сильно растянулся свет за время его распространения до Земли и позволяет восстановить информацию об истории расширения пространства.
Маленькая систематика может изменить космологический вывод
Проблема возникает в том случае, если после стандартной калибровки сверхновые одного типа всё-таки имеют систематические различия в зависимости от свойств своих звёздных популяций.
Одним из таких свойств является возраст.
Если более молодые и более старые звёздные популяции дают сверхновые с немного разными характеристиками, а средний возраст галактик в наблюдаемой выборке меняется с расстоянием и красным смещением, возникает систематический эффект.
В таком случае часть изменения яркости сверхновых может быть ошибочно интерпретирована как следствие различий в космологическом расстоянии.
Именно этот эффект стал центральным элементом нынешнего спора.
Что такое возрастной эффект сверхновых
Связь между яркостью и возрастом звёздной популяции
Исследователи из Южной Кореи ранее показали, что после стандартной коррекции параметров сверхновых остаётся связь между их остаточной яркостью и возрастом звёздной популяции в галактике-хозяине.
Для описания этой связи используется показатель, который можно условно назвать наклоном зависимости «возраст — остаточная яркость».
Если такая зависимость действительно существует, нельзя автоматически считать, что стандартизированная яркость сверхновой не зависит от возраста её звёздного окружения.
Это важно потому, что галактики на разных космологических расстояниях не являются статистически полностью одинаковыми.
Средний возраст галактик меняется с красным смещением
Чем дальше во Вселенной мы наблюдаем галактику, тем более ранний этап её истории видим.
Поэтому распределение возрастов звёздных популяций в галактиках в разных диапазонах красного смещения может отличаться.
В анализе, который подвергся критике, рассматривается выборка сверхновых в диапазоне примерно от 0,04 до 0,42 по красному смещению. Согласно новому исследованию, в этом диапазоне средний возраст звёздных популяций галактик-хозяев изменяется примерно на три миллиарда лет.
Если одновременно объединять сверхновые с существенно различающимися средними возрастами, статистическая связь между возрастом и остаточной яркостью может быть искажена.
В чём заключается новый спор
Первая проблема связана с диапазоном красных смещений
В июне 2026 года международная группа исследователей опубликовала анализ, который пришёл к противоположному выводу.
Авторы той работы утверждали, что влияние возраста предшественников сверхновых на космологические измерения существенно слабее, чем предполагала южнокорейская группа. По их оценке, возрастной эффект не способен заметно изменить вывод об ускоренном расширении Вселенной.
Одним из ключевых аргументов было получение гораздо более пологой зависимости между возрастом и остаточной яркостью сверхновых.
Именно этот результат теперь подвергся критике.
Слишком широкий диапазон может скрыть зависимость
Авторы нового исследования утверждают, что для измерения возрастной зависимости необходимо сравнивать сверхновые в достаточно узких интервалах красного смещения.
Причина заключается в том, что при объединении объектов из широкого диапазона меняется не только интересующая исследователей величина. Вместе с красным смещением меняется сама совокупность галактик и сверхновых.
В результате реальные изменения среднего возраста звёздных популяций могут смешиваться с искомой зависимостью между возрастом и яркостью.
По мнению исследователей из Университета Ёнсе, это приводит к искусственному уменьшению измеряемого наклона зависимости.
Проверка на искусственных данных дала тот же эффект
Исследователи не ограничились теоретическим утверждением.
Они создали модельные наборы данных, имитирующие соответствующие наблюдательные условия, и проверили, как изменение диапазона красного смещения влияет на восстановленную зависимость между возрастом и остаточной яркостью.
Получился тот же эффект: при последовательном добавлении сверхновых с более высоким красным смещением измеряемая зависимость становилась более пологой.
Это, по мнению авторов исследования, показывает, что метод обработки данных способен сам по себе подавлять реальную возрастную зависимость.
Вторая проблема касается возраста предшественников сверхновых
Возраст галактики и возраст звезды — не одно и то же
Другой аргумент июньского исследования заключался в том, что исследователи могли переоценить изменение возраста непосредственно тех звёздных систем, которые становятся сверхновыми.
Возраст звёздной популяции галактики-хозяина можно определить по совокупности её света. Но это не означает, что возраст конкретного объекта, который в конечном итоге взорвётся как сверхновая типа Ia, точно совпадает со средним возрастом всей галактики.
Между образованием звезды и взрывом сверхновой может пройти значительное время.
Поэтому связь между наблюдаемым возрастом галактики и возрастом непосредственного предшественника сверхновой требует отдельного моделирования.
Здесь возникает компенсация двух эффектов
Южнокорейские исследователи признают, что возраст предшественников сверхновых может изменяться с красным смещением слабее, чем возраст галактик-хозяев.
Но они указывают на важное математическое следствие такого изменения.
Если разница в возрасте предшественников уменьшается, то для сохранения наблюдаемой зависимости между возрастом и остаточной яркостью соответствующий наклон зависимости должен становиться более крутым.
Иными словами, уменьшение одного параметра не означает автоматически уменьшения всей возрастной поправки.
При последовательном учёте обоих изменений, утверждают авторы новой работы, итоговая поправка остаётся близкой к полученной ими ранее.
Это один из центральных аргументов новой публикации.
Почему здесь важна калибровка сверхновых
Стандартная свеча не означает абсолютного одинакового блеска
Для космологии недостаточно просто обнаружить сверхновую и измерить её видимую яркость.
Необходимо установить, насколько яркой она была изначально, а затем сравнить эту величину с тем, насколько слабой она стала для наблюдателя на Земле.
Поэтому используется калибровка.
У сверхновых типа Ia существует хорошо изученная связь между формой их световой кривой и максимальной яркостью. Эта зависимость известна как соотношение Филлипса и используется для стандартизации сверхновых.
Именно эта процедура позволила превратить сверхновые типа Ia в один из важнейших инструментов современной наблюдательной космологии.
Возраст может оказаться дополнительным параметром
Проблема возникает, если соотношение между параметрами сверхновой и её яркостью не является полностью универсальным.
Новое исследование утверждает, что возраст звёздной популяции способен влиять на остаточную яркость сверхновой даже после стандартной калибровки.
Если это так, возраст становится дополнительным параметром, который необходимо учитывать при восстановлении расстояний.
Для космологии это особенно важно, потому что распределение возраста галактик меняется с красным смещением.
При чём здесь пыль в галактиках
Пыль изменяет наблюдаемую яркость
Свет сверхновой проходит через среду её галактики-хозяина.
Межзвёздная пыль поглощает и рассеивает часть света, поэтому наблюдаемая яркость может отличаться от исходной.
Для космологических измерений этот эффект необходимо учитывать.
Проблема заключается в том, что свойства пыли не одинаковы во всех галактиках и могут зависеть от характеристик самой галактики.
Критика модели зависимости от массы галактики
Южнокорейская группа отдельно проанализировала модель поглощения света пылью, использованную в оспариваемом исследовании.
Авторы утверждают, что требуемая этой моделью зависимость между характеристиками пылевого поглощения и массой галактики имеет направление, противоположное тенденции, наблюдаемой в больших выборках галактик.
Поэтому исследователи считают, что такая модель не имеет достаточной наблюдательной поддержки.
Это важно, поскольку неправильное описание пылевого поглощения способно дополнительно изменить измеряемые свойства сверхновых и, следовательно, космологические выводы.
Почему спор не означает, что стандартная космология уже опровергнута
Вопрос пока остаётся открытым
Формулировка о «кризисе космологии» может создавать впечатление, что учёные уже установили ошибочность стандартной модели.
Это было бы неверным выводом.
Новое исследование представляет аргументы одной стороны продолжающегося научного спора. Оно утверждает, что критика предыдущего результата не устранила возрастной эффект сверхновых.
Но это не является окончательным доказательством того, что Вселенная уже перешла от ускоренного расширения к замедленному.
Для такого вывода необходимо согласование большого количества независимых наблюдений.
Ускорение поддерживается не только сверхновыми
История космического расширения изучается с помощью разных методов.
Сверхновые типа Ia — лишь один из них. Используются также космический микроволновой фон, барионные акустические осцилляции, распределение галактик и другие наблюдательные данные.
Поэтому изменение интерпретации одной группы измерений не означает автоматического разрушения всей космологической модели.
Научная ценность нынешней дискуссии состоит в другом: если систематическая ошибка в сверхновых действительно существует, необходимо установить её величину и проверить, насколько она меняет совместный анализ разных космологических наблюдений.
Независимая проверка DESI играет важную роль
Барионные акустические осцилляции дают другой способ изучать расширение
Dark Energy Spectroscopic Instrument, или DESI, проводит крупномасштабный спектроскопический обзор Вселенной.
Одной из задач DESI является измерение распределения галактик и квазаров на огромных космических масштабах.
В этом распределении сохраняется характерный масштаб, связанный с древними акустическими волнами в горячей плазме ранней Вселенной. Этот масштаб называют барионными акустическими осцилляциями.
Он может использоваться как своеобразная космическая линейка для восстановления истории расширения Вселенной.
Результаты DESI не зависят от калибровки сверхновых
Это принципиально важно для нынешнего спора.
Возрастной эффект сверхновых относится к конкретному классу объектов и способу измерения их расстояний.
Измерения барионных акустических осцилляций используют совершенно другой физический сигнал.
Поэтому совпадение между возрастной поправкой сверхновых и независимым анализом BAO представляет интерес.
Южнокорейская группа указывает, что их скорректированный анализ сверхновых хорошо согласуется с результатами DESI, полученными без использования сверхновых.
Это не доказывает автоматически, что тёмная энергия меняется со временем, но делает вопрос заслуживающим дальнейшей проверки.
Что означает возможное замедление расширения
Это не означает, что галактики начинают сближаться
Замедление космического расширения часто понимают неправильно.
Если расширение Вселенной замедляется, это не означает, что далёкие галактики внезапно начинают двигаться обратно к нам.
Речь идёт о скорости изменения самого космологического расширения.
Даже при замедлении расширения расстояния между достаточно удалёнными галактиками могут продолжать увеличиваться. Просто скорость этого увеличения будет со временем уменьшаться.
Поэтому возможный переход от ускоренного расширения к замедляющемуся не означает сценария «Вселенная начинает сжиматься».
Изменится представление о тёмной энергии
Если дальнейшие наблюдения подтвердят, что современное расширение действительно не ускоряется, возникнет серьёзная проблема для простой интерпретации тёмной энергии как космологической постоянной.
В стандартной модели космологическая постоянная не меняется со временем.
В альтернативной картине тёмная энергия могла бы быть динамическим компонентом, свойства которого изменяются в ходе истории Вселенной.
Тогда потребуется более сложная модель космической эволюции.
Почему изменение тёмной энергии особенно интересно
Космологическая постоянная — простое объяснение, но не единственное
В рамках ΛCDM тёмная энергия описывается космологической постоянной.
Это чрезвычайно простая модель: её плотность энергии остаётся постоянной при расширении пространства.
Такая модель хорошо описывает огромный объём наблюдений.
Однако физическая природа самой космологической постоянной остаётся неизвестной. Поэтому проверка того, действительно ли её свойства постоянны, является одной из центральных задач современной космологии.
Динамическая тёмная энергия требует новой физической картины
Если тёмная энергия меняется со временем, потребуется объяснить механизм этого изменения.
Это может означать существование нового физического поля или другого компонента Вселенной, свойства которого отличаются от свойств обычной космологической постоянной.
Пока такие варианты остаются теоретическими моделями.
Нынешняя работа не обнаруживает новую форму материи или энергии непосредственно. Она утверждает, что определённая обработка данных о сверхновых продолжает указывать на возможность такого сценария.
Как можно проверить спор экспериментально
«Эволюционно свободный» тест
Авторы новой работы предлагают способ уменьшить влияние возрастного эффекта.
Вместо объединения сверхновых из галактик с сильно различающимися звёздными популяциями можно использовать объекты в молодых и сравнительно однородных галактиках-хозяевах.
Если отбирать сверхновые в галактиках с близким возрастом звёздных популяций, изменение среднего возраста выборки с красным смещением будет существенно меньше.
Это позволяет уменьшить один из основных источников систематической неопределённости.
Такой подход авторы называют «эволюционно свободным» тестом космического расширения.
Почему будущие выборки будут особенно важны
Проблема статистики становится особенно важной при таком отборе.
Чем сильнее ограничивается выборка сверхновых, тем меньше объектов остаётся для анализа. Чтобы получить достаточно точный результат, необходимо обнаружить гораздо больше сверхновых.
Именно поэтому будущие крупные обзоры имеют большое значение.
Исследователи отмечают, что данные обсерватории имени Веры Рубин позволят получить значительно более крупную выборку сверхновых и провести такой тест с существенно большей точностью.
Что сможет проверить обсерватория имени Веры Рубин
Огромный обзор неба
Обсерватория Веры Рубин в Чили предназначена для широких и глубоких обзоров южного неба.
Одной из её важнейших задач станет обнаружение большого количества переменных и транзиентных объектов, в том числе сверхновых.
Для космологии это означает возможность существенно увеличить число объектов, используемых для построения диаграммы расстояний и красных смещений.
Большая выборка поможет отделить физику от систематики
Если возрастной эффект действительно существует, большая выборка позволит изучить его гораздо подробнее.
Учёные смогут разделять сверхновые по свойствам галактик-хозяев, возрасту звёздных популяций и другим характеристикам.
Затем результаты можно будет сравнивать между независимыми подвыборками.
Если разные методы дадут одинаковый космологический результат, уверенность в выводе возрастёт. Если же результат будет существенно зависеть от характеристик выборки, это укажет на присутствие систематического эффекта.
Почему спор вокруг сверхновых важен для всей космологии
Проблема здесь гораздо глубже, чем вопрос о том, насколько яркой является конкретная сверхновая.
Космология восстанавливает историю Вселенной по свету объектов, находящихся на огромных расстояниях.
Для этого приходится учитывать множество факторов: эволюцию галактик, свойства звёзд, межзвёздную пыль, характеристики самих сверхновых и особенности используемых статистических моделей.
Даже небольшая систематическая ошибка может повлиять на вывод о всей Вселенной.
Поэтому проверка базовых предположений — нормальная и необходимая часть научного метода.
Что именно утверждает новая работа
Авторы исследования не утверждают, что окончательно доказали отсутствие ускорения Вселенной.
Их вывод значительно конкретнее.
Они утверждают, что опубликованный ранее анализ, согласно которому возрастовой эффект сверхновых слишком мал, чтобы влиять на космологические выводы, содержит две проблемы.
Первая связана с использованием слишком широкого диапазона красных смещений при измерении зависимости между возрастом и остаточной яркостью сверхновых. По мнению авторов, это искусственно уменьшает измеряемую зависимость.
Вторая связана с сопоставлением возраста галактик-хозяев с возрастом непосредственных предшественников сверхновых. Авторы показывают, что уменьшение эволюции возраста предшественников должно сопровождаться соответствующим изменением наклона возрастной зависимости.
После одновременного учёта этих эффектов полученная поправка, согласно их расчётам, остаётся близкой к предыдущему результату исследователей из Университета Ёнсе.
В чём заключается главный нерешённый вопрос
Сейчас фактически существуют две конкурирующие интерпретации одних и тех же наблюдательных данных.
Одна указывает, что после корректного учёта свойств галактик-хозяев сверхновые по-прежнему согласуются с ускоренным расширением Вселенной.
Другая утверждает, что возрастовой эффект не был устранён и что после его корректного учёта данные становятся совместимыми с неускоряющимся современным расширением.
Обе стороны используют наблюдения сверхновых типа Ia, но по-разному оценивают систематические эффекты.
Именно поэтому решающими станут новые данные, а не дальнейшее повторение анализа уже существующей выборки.
Что известно о космическом расширении на данный момент
На сегодняшний день нет основания говорить, что ускоренное расширение Вселенной окончательно опровергнуто.
Ускоренное расширение остаётся частью стандартной космологической модели и поддерживается широким комплексом наблюдений.
Одновременно в последние годы появились результаты, заставляющие более внимательно проверять простую модель тёмной энергии как постоянной величины. В частности, данные DESI о барионных акустических осцилляциях привлекли внимание к возможности эволюции тёмной энергии, а исследования сверхновых добавили к этой дискуссии вопрос о систематических эффектах.
Поэтому корректнее говорить не о том, что «учёные обнаружили ошибку в космологии», а о продолжающейся проверке одного из её ключевых положений.
Почему окончательный ответ потребует нескольких независимых методов
Надёжный вывод о характере расширения Вселенной нельзя основывать на одном типе наблюдений.
Если будущие данные сверхновых покажут отсутствие ускорения, необходимо будет проверить этот результат с помощью BAO, космического микроволнового фона и других космологических наблюдений.
Особенно важным станет согласование результатов, полученных принципиально разными методами.
Если независимые наблюдения будут указывать на одну и ту же историю расширения, вероятность того, что результат вызван специфической систематической ошибкой одного метода, значительно уменьшится.
И наоборот, если сверхновые будут продолжать давать результат, отличающийся от BAO и других наблюдений, это позволит точнее локализовать источник расхождения.
Космологический кризис пока остаётся проверяемой гипотезой
Новая работа усиливает спор вокруг одного из самых фундаментальных вопросов современной астрономии: ускоряется ли Вселенная сейчас или её расширение уже перешло в замедляющуюся фазу.
Южнокорейская группа утверждает, что критика её предыдущего анализа не устранила возрастовую систематику сверхновых типа Ia. По её мнению, слишком широкий диапазон красных смещений искусственно уменьшает обнаруживаемую связь между возрастом звёздной популяции и остаточной яркостью сверхновых. Кроме того, уменьшение эволюции возраста предшественников сверхновых должно компенсироваться изменением соответствующей возрастной зависимости.
Если этот анализ окажется правильным, последствия будут значительными. Тогда простая модель постоянной тёмной энергии потребует пересмотра, а история расширения Вселенной окажется иной, чем предполагает стандартная ΛCDM-картина.
Но пока это не установленный факт. Противоположное исследование, опубликованное ранее в 2026 году, пришло к выводу, что после учёта свойств галактик-хозяев свидетельства ускоренного расширения сохраняются.
Следующий принципиальный этап — получение новых, значительно более крупных и однородных выборок сверхновых. Особенно важным будет анализ объектов в галактиках с близкими возрастными характеристиками, позволяющий минимизировать влияние эволюции звёздных популяций. Именно такой подход может превратить нынешний спор из противостояния двух методов обработки данных в проверяемый наблюдательный эксперимент.
Если результаты будущих наблюдений подтвердят неускоряющееся расширение и одновременно покажут согласие с независимыми измерениями BAO, это станет серьёзным основанием для пересмотра стандартного описания тёмной энергии. Если же новые данные подтвердят ускорение после контроля возрастных эффектов, одна из наиболее серьёзных проблем современной космологии будет значительно ослаблена.
Пока же наиболее точная формулировка состоит в следующем: ускоренное расширение Вселенной остаётся стандартным космологическим сценарием, но надёжность одного из ключевых инструментов его проверки — сверхновых типа Ia — продолжает активно исследоваться. И именно качество этой проверки, а не громкость формулировок о «кризисе», определит, потребуется ли в будущем менять наше представление о тёмной энергии.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
