В 2008 году оксфордские астрофизики Тимоти Клифтон, Педро Феррейра и Кейт Лэнд выдвинули гипотезу, способную перевернуть наше представление о месте Земли во Вселенной. Они предположили, что наша планета вместе со всей Солнечной системой находится внутри гигантского «пространственно-временного пузыря» — области, практически лишённой материи. Если это так, то мы обитаем в локальном вакууме, и тогда многие загадки космологии, включая ускоренное расширение Вселенной, получают совершенно иное объяснение.

Таинственная тёмная энергия и космический вакуум

Современная космология рисует Вселенную, которая расширяется с ускорением. Галактики разбегаются всё быстрее, и чтобы объяснить этот феномен, учёные ввели понятие «тёмной энергии» — гипотетической силы, расталкивающей космические объекты. По текущим оценкам, тёмная энергия составляет около 74% всей массы-энергии Вселенной. Ещё 21% приходится на не менее загадочную тёмную материю, и лишь жалкие 5% — на обычное вещество, из которого состоят звёзды, планеты и мы с вами.

Но что, если тёмная энергия — вовсе не свойство пространства, а иллюзия, вызванная нашим особым положением? Идея оксфордской группы как раз об этом: Земля угодила в космический пузырь, где плотность материи аномально низка. Свет от далёких сверхновых, проходя через границу этого пузыря, искажается, и мы видим их более тусклыми, чем они есть на самом деле. А раз свет тусклее — значит, объект кажется дальше и удаляется быстрее. Никакой тёмной энергии для объяснения ускорения тогда не требуется.

Сверхновые как космические маяки

Ключевую роль в проверке гипотезы играют сверхновые типа Ia. Эти звёздные взрывы обладают уникальным свойством: их пиковая яркость всегда одинакова. Астрономы используют их как «стандартные свечи» — чем тусклее кажется такая сверхновая, тем дальше она находится. Именно наблюдая за далёкими сверхновыми типа Ia, учёные в конце 1990-х и обнаружили, что Вселенная расширяется с ускорением.

Но здесь кроется подвох. Если Земля действительно сидит внутри пузыря с пониженной плотностью, то пространство-время внутри него искривлено иначе, чем снаружи. Свет, покидая пределы пузыря, претерпевает дополнительное искажение. В результате сверхновая за границей пузыря выглядит более тусклой, чем если бы мы наблюдали её из однородной Вселенной. Мы интерпретируем эту тусклость как большее расстояние и большую скорость удаления — и делаем вывод об ускорении, которого на самом деле может и не быть.

Миссия по изучению тёмной энергии

Чтобы разобраться в этой космической головоломке, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) совместно с Министерством энергетики США запланировало специальную миссию. На 2014–2015 годы был намечен запуск космического аппарата, который займётся изучением тёмной энергии. Спутник должен наблюдать за взрывами примерно 2300 сверхновых звёзд, тщательно измеряя скорость расширения Вселенной в разных направлениях и на разных расстояниях.

Учёные надеются, что, собрав данные по большому числу сверхновых в одном отдельно взятом районе, они смогут определить, действительно ли космические тела ускоряются, или же свет от них просто искажается при прохождении через локальный вакуум. Иными словами, предстоит выяснить, чем отличается тёмная энергия от обычного вакуума — и существует ли она вообще.

Удар по принципу Коперника

У гипотезы пузыря есть серьёзный философский изъян. Вот уже более 450 лет в астрономии господствует принцип Коперника: Земля не занимает какого-то особого, выделенного положения во Вселенной. Наше место заурядно, а законы физики везде одинаковы. Идея же о том, что мы находимся внутри уникального пузыря, прямо противоречит этому принципу. Она утверждает, что наша область пространства исключительна — в ней почти нет вещества, тогда как остальная Вселенная устроена иначе.

Сам факт, что мы можем оказаться в столь необычном месте, кажется многим учёным маловероятным. Однако Оксфордская группа не утверждает, что так оно и есть, — они лишь предлагают проверяемый сценарий. Если будущие наблюдения покажут, что ускорение расширения Вселенной выглядит по-разному в разных направлениях или зависит от расстояния особым образом, это станет доводом в пользу пузыря. Если же ускорение окажется всюду одинаковым — тёмная энергия как фундаментальное свойство космоса получит дополнительное подтверждение. Впрочем, некоторые физики идут ещё дальше и предлагают вообще отказаться от тёмной энергии, вернувшись к геоцентрической модели.

Что дальше?

С момента публикации гипотезы прошло больше полутора десятилетий. За это время астрономы провели множество наблюдений, включая масштабные обзоры сверхновых и измерения реликтового излучения. Данные с высокой точностью подтверждают стандартную космологическую модель с тёмной энергией, но полностью исключать сценарий локального пузыря пока рано. Возможно, мы действительно живём в космической пустоте, а ускорение Вселенной — лишь мираж, порождённый нашим особым положением. Или же тёмная энергия реальна, и тогда нам предстоит понять её природу — одну из величайших загадок современной науки.