лет назад разные исследователи давали оценки, которые различались в два раза. Но космология стала очень точной наукой, и никогда раньше различие двух оценок постоянной Хаббла – меры современной скорости расширения Вселенной – не было столь статистически значимым.

В главе 15 говорилось, каким образом расширение пустого пространства «расталкивает» галактики друг от друга. В результате расстояния во Вселенной увеличиваются на 0,01 % каждые 1,4 миллиона лет, что соответствует значению постоянной Хаббла (или, как ее еще называют, параметра Хаббла, обычно обозначаемого H0) около 70 км/с на мегапарсек. Но на протяжении нескольких десятилетий астрономам никак не удавалось найти ее истинное значение. Для его определения требуется знание как скорости удаления галактики от нас, так и расстояния до нее. В принципе, скорость, с которой та или иная галактика удаляется от нас, – то есть скорость увеличения расстояния до галактики, – можно определить, измерив красное смещение. Но в случае близких галактик – то есть тех, для которых сравнительно нетрудно определить расстояние, – измеренная по красному смещению скорость включает также вклад скорости реального движения галактики в пространстве [25]. Эти пространственные скорости могут достигать нескольких сотен километров в секунду. А в случае далеких галактик, скорость реального движения в пространстве которых пренебрежимо мала по сравнению со скоростью космологического расширения, большую трудность представляет уже определение расстояния.

За прошедшие десятилетия астрономы нашли решение этой проблемы, построив тщательно продуманную «лестницу», или шкалу расстояний, чтобы определить, насколько далеки от нас другие галактики. Главное место в этом методе отведено особым звездам – так называемым цефеидам. Это один из типов пульсирующих переменных звезд – их температура со временем повышается и понижается, а диаметр и светимость увеличиваются и уменьшаются. Цефеиды – звезды с периодическими пульсациями, и чем выше светимость цефеиды, тем медленнее (то есть с большим периодом) она пульсирует. В первом десятилетии XX века сотрудница Гарвардской обсерватории Генриетта Суон Ливитт открыла зависимость «период – светимость», которую сейчас называют законом Ливитт. Так что если вы обнаружите в другой галактике цефеиду, то по периоду ее переменности сможете определить светимость звезды, а сравнив ее с видимым блеском – также рассчитать расстояние до галактики.

В 1990-х годах благодаря орлиному взору космического телескопа «Хаббл» группе под руководством Венди Фридман (в настоящее время работающей в Чикагском университете) удалось обнаружить цефеиды в спиральных галактиках, удаленных на сотни миллионов световых лет. Согласно опубликованным в 2001 году итоговым результатам «Ключевого проекта телескопа “Хаббл”» (Hubble Key Project), значение постоянной Хаббла составляет 72 км/с/Мпк, правда, с погрешностью около 10 %2. И все же это было огромным достижением: до запуска телескопа «Хаббл» в апреле 1990 года лучшие оценки H0 варьировались от 50 до 100 км/с/Мпк. К тому же полученные с помощью космического телескопа результаты позволили астрономам откалибровать другие индикаторы расстояния, которые можно использовать на больших удалениях – там, где отдельные цефеиды становятся неразличимы.

Одними из таких индикаторов расстояния являются сверхновые типа Ia, которые благодаря их четко определенной светимости могут считаться «стандартными свечами». Исследование этих взрывов (вспышек сверхновых) позволило установить, что вопреки устоявшимся представлениям расширение Вселенной со временем не замедляется, а ускоряется – несмотря на гравитационное притяжение всей материи во Вселенной. Как мы узнали из главы 16, это открытие теперь считается доказательством существования темной энергии, чья истинная природа окутана мраком тайны не меньше, чем природа темной материи.

Хотя в то время этого никто еще не осознавал, но открытие ускоренного расширения Вселенной, за которое Шмидт, Сол Перлмуттер и Адам Рисс в 2011 году были удостоены Нобелевской премии, стало причиной того самого кризиса в космологии, которому был посвящен берлинский симпозиум. И не из-за «дефективности» концепции темной энергии, а как раз наоборот – потому что эта концепция замечательно сработала – современная скорость расширения Вселенной оказалась существенно выше предсказанной космологами-теоретиками на основе так любимой ими ΛCDM-модели.

Конкордантная космологическая модель успешно объясняет наблюдаемые свойства реликтового излучения. Статистические свойства «горячих» и «холодных» пятен в распределении реликтового излучения воспроизводятся только в предположении, что 68,5 % плотности всей массы-энергии нашей Вселенной приходится на темную энергию, 26,6 %– на темную материю, и не более 4,9 % – на обычную барионную материю3. Значения этих космологических параметров теперь определены с очень высокой точностью, и из них следует, что современное значение постоянной Хаббла должно быть равно 67,4 км/с/Мпк с погрешностью менее 1 %. (В этих расчетах, конечно же, учитывается, что скорость расширения сначала уменьшалась из-за самогравитации Вселенной, а в настоящее время снова увеличивается после того, как несколько миллиардов лет назад влияние темной энергии стало сильнее гравитационного влияния материи.)

Однако эти результаты никак не вяжутся с последними «локальными» оценками H0, полученными на основе данных о цефеидах и сверхновых. Интервал ошибок опубликованной в 2001 году оценки, основанной на результатах «Ключевого проекта “Хаббла”» Венди Фридман, был довольно широким, и поэтому вначале казалось, что нет особых оснований для беспокойства. Но в последние 10 лет группа под руководством Адама Рисса смогла добиться гораздо более точной калибровки космологической шкалы расстояний, что позволило получить намного более точную оценку постоянной Хаббла. Результат, представленный Риссом на берлинском симпозиуме, – 73,5 км/с/Мпк с погрешностью всего 2,2 %. Как сказал Рисс: «Сама оценка не очень изменилась, а вот ошибка уменьшилась существенно».

Чтобы добиться столь малой ошибки, Рисс с коллегами с помощью нового метода и данных наблюдений на космическом телескопе определили с высокой точностью расстояния до пяти цефеид в нашей собственной Галактике – это был необходимый этап для точной калибровки закона Ливитт. После этого они исследовали цефеиды в галактиках, где также наблюдались и сверхновые типа Ia. Группа Рисса откалибровала на основе расстояний до этих галактик свойства сверхновых типа Ia как индикаторов расстояния. Наконец они вычислили величину постоянной Хаббла на основе данных наблюдений сотен сверхновых в более далеких галактиках, красные смещения которых могут служить надежной мерой скорости расширения Вселенной.

Две оценки величины постоянной Хаббла: одна – полученная на основе данных наблюдения реликтового излучения, и другая – определенная по наблюдениям цефеид и сверхновых, – выглядят настолько же несовместимыми, как Восточный и Западный Берлин в годы холодной войны. Как стоически заметил Шмидт на заключительном заседании берлинского симпозиума: «Ясно, что сейчас мы эту проблему не решили». Никакие стены не были разрушены, и никто не сумел придумать космологический КПП «Чарли» для перехода с одной стороны на другую.

Через восемь месяцев все стало еще хуже. В середине июля 2019 года несколько десятков астрофизиков и космологов собрались на трехдневную конференцию «Несогласование между ранней и поздней Вселенной», организованную Риссом с двумя коллегами в Институте