Физика сломалась, несите новую. Почему даже сверхточные расчеты не спасли теорию Большого взрыва

Космологи давно спорят не столько о самом расширении Вселенной, сколько о его скорости. Теперь международная группа исследователей предложила способ привести разные измерения к общей системе и получить единый результат. Работа описывает общий подход к вычислению постоянной Хаббла - параметра, который показывает, с какой скоростью Вселенная расширяется сегодня.

Базовая идея здесь довольно проста. Чем дальше галактика находится от нас, тем быстрее она удаляется. Эту зависимость и описывает постоянная Хаббла. Зная ее значение, астрономы могут оценить нынешний темп расширения Вселенной и на этой основе вычислить ее возраст, то есть время, прошедшее с момента Большого взрыва.

Трудность в том, что разные способы измерения приводят к разным числам. Если брать данные о ранней Вселенной и использовать космологическую модель, которая описывает ее развитие после Большого взрыва, получается одно значение. Если измерять скорость расширения напрямую - по ближайшим галактикам и так называемой космической лестнице расстояний, - выходит другое. Под космической лестницей расстояний понимают цепочку методов, где одни объекты помогают откалибровать другие: сначала астрономы измеряют расстояния до ближайших звезд, потом до более далеких звездных систем, а затем уже до галактик. Разница между двумя основными подходами достигает примерно 10% и давно вышла за пределы статистической погрешности. В статистических терминах расхождение превышает пять сигм, то есть вероятность случайного совпадения здесь уже крайне мала. Именно это расхождение и получило название напряжение Хаббла.

Прежде чем говорить о новой физике, исследователям пришлось сначала навести порядок в самих измерениях. За последние десятилетия появилось много способов оценивать постоянную Хаббла. Все они в целом указывают на близкий диапазон значений, но не дают полностью одинакового результата. Причина в том, что методы опираются на разные индикаторы расстояния, разные наборы наблюдений и разные этапы калибровки. Из-за этого их трудно объединить в одно число так, чтобы не занизить или не завысить итоговую оценку.

В 2025 году Международный институт космических исследований в Берне собрал специалистов, которые работают с такими измерениями, на отдельный воркшоп. Участники подробно разобрали, какие части разных методов пересекаются, а какие остаются независимыми и потому могут служить взаимной проверкой. После этого команда построила статистическую схему, которая позволяет объединять результаты без искусственного смещения и одновременно отслеживать, нет ли между ними скрытых противоречий.

В итоге исследователи получили согласованное значение постоянной Хаббла, которое не противоречит всем использованным методам сразу. Точность оценки удалось довести примерно до одного процента. Для таких измерений это очень высокий уровень. Еще важнее другое: итоговое значение не держится на каком-то одном методе. Если убрать любую отдельную часть данных, результат почти не меняется. Иначе говоря, общая оценка оказалась устойчивой и не зависит критически от одной конкретной техники измерения.

Но главный вопрос никуда не исчез. Более точное значение не сократило разрыв с предсказаниями, которые получают по данным о ранней Вселенной. Наоборот, после уточнения оценки расхождение стало видно еще отчетливее. Напряжение Хаббла никуда не делось и по-прежнему остается статистически значимым.

Для космологии такой результат важен именно потому, что он неудобен. Либо в нынешней модели эволюции Вселенной не хватает какого-то физического механизма, либо в наблюдениях или калибровках до сих пор прячется систематическая ошибка, которую еще не удалось вытащить на свет. Новый анализ не решает проблему, но заметно сужает круг возможных объяснений и делает дальнейшую проверку базовых предположений гораздо жестче.

Теперь у исследователей появилась более надежная отправная точка. Следующий шаг - проверить, какие именно физические процессы могли бы изменить картину расширения Вселенной так, чтобы согласовать наблюдения. Речь может идти и о пересмотре свойств темной энергии или темной материи, и о каких-то новых эффектах, которых пока нет в стандартной космологической модели.