Критика ускорения и напряжения Хаббла

Критика вывода об ускоренном расширении Вселенной: три неучтённых фактора

Постановка проблемы

В 1998–1999 годах на основе наблюдений за сверхновыми типа Ia был сделан вывод об ускоренном расширении Вселенной. Для объяснения этого эффекта была введена тёмная энергия — гипотетическая сущность, составляющая, по оценкам, около 68% плотности Вселенной. Однако данный вывод основан на предположении, что сверхновые Ia являются стандартными свечами с неизменной пиковой светимостью. Это предположение не выдерживает критики.

Фактор 1. Межзвёздная пыль и газ

Свет далёких сверхновых проходит через значительные объёмы межзвёздной и межгалактической среды. Пыль и газ ослабляют излучение, создавая эффект кажущегося затухания. Чем дальше объект, тем больше накопленный объём поглощающей среды на пути фотона. Это затухание можно ошибочно интерпретировать как признак того, что далёкие объекты «тусклее, чем должны быть», и сделать вывод об ускорении.

Фактор 2. Неоднородность распределения массы

Распределение материи во Вселенной существенно неоднородно: галактики образуют скопления, нити, стены, разделённые войдами. Эта неоднородность вызывает гравитационное искажение траекторий света и наблюдаемой яркости объектов. Эффект накапливается статистически по выборке и систематически искажает измерения расстояний.

Фактор 3. Разный возраст наблюдаемых объектов — ключевой фактор

Чем дальше сверхновая, тем более раннюю эпоху Вселенной мы наблюдаем. Сверхновые Ia в молодых галактиках ранней Вселенной имеют другой химический состав, другую металличность и, как следствие, другую пиковую светимость. Сверхновые в галактиках с низким содержанием металлов дают другие кривые блеска, чем сверхновые в современных металлообогащённых галактиках.

Это означает, что далёкие сверхновые Ia физически не тождественны близким сверхновым Ia. Использовать их как стандартные свечи — это как сравнивать яркость двух ламп разной мощности и делать вывод о том, что одна «дальше», потому что она тусклее.

Хаббловская напряжённость: разрешения нет, потому что таковой проблемы нет

Расхождение значений постоянной Хаббла — 

H≈66−67 км/с/Мпк по данным реликтового излучения (CMB) и 

H≈73−74 км/с/Мпк по локальным измерениям — принято называть «хаббловской напряжённостью». Однако это расхождение — прямое следствие тех же трёх факторов.

Значение 

H≈66−67 км/с/Мпк получено из анализа реликтового излучения — это первичные данные молодой Вселенной. Реликтовое излучение формировалось в эпоху, когда межзвёздная пыль ещё не существовала в значимых количествах, распределение материи было более однородным, а сами измерения опираются на фундаментальную физику плазмы ранней Вселенной, а не на «стандартные свечи» с их тремя факторами неопределённости.

Значения 

H≈73−74 км/с/Мпк получены на локальных объектах — сверхновых, цефеидах и других свечах, где все три фактора работают в полную силу: пыль ослабляет свет, неоднородности массы искажают яркость, а разный возраст объектов даёт систематический сдвиг светимости. Локальные измерения усредняют данные по объектам на разных расстояниях и в разных условиях, получая промежуточные, завышенные значения.

Таким образом:

H≈66−67 — более надёжное значение, полученное из первичных данных, свободных от трёх факторов искажения.

H≈73−74 — артефакт, результат неучтённых факторов при локальных измерениях.

Никакой «напряжённости» не существует. Есть корректное значение и значение, искажённое тремя факторами.

Вывод

Все три фактора давно известны и описаны в литературе. Тем не менее, при выводе об ускоренном расширении и при анализе хаббловской напряжённости они не были учтены в полной мере. Кажущееся «ускорение» и мнимая «напряжённость» — это артефакты, возникающие при обработке нестандартных свечей как стандартных.

Введение тёмной энергии — это введение дополнительной сущности для компенсации неучтённых факторов наблюдения. В рамках модели равномерного расширения, где H=C/R и параметр Хаббла естественным образом уменьшается с ростом радиуса, никакой дополнительной сущности не требуется.