§ 1. Открытие космического вакуума

До недавнего времени космология покоилась на двух фундаментальных наблюдательных открытиях: в 1929 г. Эдвин Хаббл открыл космологическое расширение, а в 1965 г. Арно Пензи-ас и Роберт Вилсон обнаружили реликтовое излучение. Новое не менее значительное событие произошло в 1998-99 гг., когда две группы астрономов-наблюдателей обнаружили, что значение Л отлично от нулевого [226,239], т.е. подтвердили существование космического анти-тяготения. Открытие сделано на основании изучения далеких вспышек сверхновых звезд. Из-за их исключительной яркости, сверхновые можно наблюдать на очень больших, по-настоящему космологических, расстояниях. Опуская пока другие детали (подробности см. ниже), скажем, что использовались данные о сверхновых определенного типа (1а), которые принято считать «стандартными свечами»; их собственная светимость действительно лежит в довольно узких пределах. Это позволяет проследить, как видимая, регистрируемая яркость источников зависит от расстояния до них. Конечно, на небольших р асстояниях это классический закон обратных квадратов; но на очень большом удалении источников становятся существенными космологические эффекты, и значит, характер зависимости позволяет в принципе узнать нечто новое о реальной Метагалактике.

Когда наблюдатели располагали данными о всего нескольких сверхновых нужного типа на нужных расстояниях, уже и тогда можно было заметить космологический эффект в законе убывания видимой яркости с расстоянием. Лучше смотреть не на расстояния, а на красные смещения, как это обычно и делается в случае далеких источников света. Оказалось, что убывание яркости происходит заметно быстрее, в среднем, чем этого следовало бы ожидать по кос-

мологической теории, которая до того считалась стандартной. Такое дополнительное потускнение означает, что данному красному смещению соответствует некоторая эффективная добавка расстояния. Но это возможно тогда (и, как все сейчас думают, только тогда), когда космологическое расширение происходит с ускорением, т. е. когда скорость удаления от нас источника возрастает со временем.

Дальнейшие наблюдения сверхновых, а также и обработка других наблюдательных данных определенно подтвердили первые результаты. В работе участвовало большое число астрономов (около ста в обшей сложности), одной группой руководил Адам Рай-ес [239], другой — Сол Перлмуттер [226]; исследования продолжаются и сейчас, они приобретают все больший размах, в них включаются новые и новые специалисты-наблюдатели, а за ними и теоретики. Так гипотеза Эйнштейна о существовании в природе антитяготения нашла подтверждение в прямых астрономических наблюдениях — спустя 8 J год после того, как она была выдвинута. Именно анти-тяготение и только оно одно способно заставить галактики разбегаться с ускорением. Это ускоренное расширение Метагалактики и удалось обнаружить в недавних наблюдениях сверхновых звезд. Анти-тяготение представлено в ОТО космологической постоянной. Сейчас ясно, что это открытие изменяет, в первую очередь, наше понимание современной стадии космологической эволюции, нынешнего состояния наблюдаемой Метагалакти ки. Прежде считалось, что вся история космологического расширения — это история его затухания после первоначального Большого Взрыва. Оказывается же, что как раз в нашу эпоху динамика расширения перешла со стадии замедления к новой стадии ускорения.

Главный смысл новейших открытий в космологии таков. В наблюдаемой Метагалактике доминирует вакуум; по плотности энергии он превосходит все «обычные» формы космической материи вместе взятые. Вакуум создает всемирное анти-тяготение, которое управляет динамикой космологического расширения в современную эпоху. Из-за этого космологическое расширение ускоряется, а 4-мерное пространство-время мира становится тем временем статическим. Подчеркнем, что это не теории или гипотезы, которые еще предстоит проверить на опыте, а прямой результат надежных наблюдательных данных.

Открытие космического вакуума ставит ряд новых принципиальных проблем как в космологии, так и в фундаментальной

физике. Какова природа космического вакуума и его энергии? Почему плотность энергии вакуума имеет именно то значение, которое найдено в наблюдениях? Почему в современную эпоху различные компоненты космической среды имеют разные, но все же близкие по порядку величины наблюдаемые значения плотности энергии? Эти и другие вопросы составляют предмет новейших космологических исследований на переднем крае науки о Вселенной.