Возраст Вселенной нельзя узнать по кольцам, как у дерева. Его вычисляют несколькими способами, и каждый опирается на собственные наблюдения и допущения. Поэтому результаты не обязаны совпадать до последнего миллиона лет. Однако важная оговорка такова: современные надежные оценки в целом сходятся около13,8 миллиарда лет. Главный спор сегодня касается скорее темпа расширения, чем двух совершенно несовместимых возрастов.
2. Как возраст получают из раннего света?
Самая точная широко используемая оценка связана с реликтовым микроволновым фоном. Это излучение отделилось от вещества примерно через 380 тысяч лет после начала горячей стадии Вселенной. Его небольшие температурные неоднородности позволяют оценить плотность обычной и темной материи, геометрию пространства и другие параметры.
Затем данные подставляют в модель ΛCDM и рассчитывают, сколько времени потребовалось Вселенной, чтобы дойти до нынешнего состояния. По результатам Planck получается примерно13,8 миллиарда лет.
Это очень точная оценка внутри модели, но не показание независимых космических часов, висящих где-то в пространстве.
3. Как работает метод расширения?
Если известно, насколько быстро Вселенная расширяется сейчас и как этот темп менялся, уравнения можно мысленно прокрутить назад. Наивно кажется, что достаточно взять величину, обратную постоянной Хаббла. Но в разные эпохи расширение тормозилось материей и ускорялось темной энергией, поэтому нужны сведения о составе космоса.
Здесь появляется напряжение Хаббла. Локальная лестница расстояний дает более высокий сегодняшний темп, чем вывод из ранней Вселенной. Если просто заменить одно число другим, сохранив остальные предположения, расчетный возраст сдвинется. Но такая подстановка не является полноценной новой моделью: параметры связаны между собой и должны одновременно согласоваться со сверхновыми, распределением галактик и микроволновым фоном.
4. Что рассказывают самые старые звезды?
Есть способ, который меньше зависит от общей модели космоса: оценить возраст древнейших звезд и звездных скоплений. Астрономы сравнивают их цвет и светимость с моделями эволюции звезд, изучают охлаждение белых карликов и в отдельных случаях используют радиоактивные элементы.
Такие методы даютнижнюю границувозраста Вселенной. Она обязана быть старше своих старейших звезд, причем нужно добавить время на их формирование после Большого взрыва. Точность здесь ограничивают расстояния, химический состав, конвекция и детали звездных моделей.
Полезно сравнивать три класса оценок:
- микроволновый фон плюс космологическая модель;
- история расширения по сверхновым и крупномасштабной структуре;
- физический возраст древних звезд, скоплений и белых карликов.
5. Почему цифры все же расходятся?
Причиной может быть статистическая погрешность, калибровка расстояния или яркости, а также выбор модели.
Слово «возраст» тоже скрывает зависимость от теории. В общей теории относительности космическое время определяют для расширяющейся однородной Вселенной. Если физика раннего космоса или свойства темной энергии отличались от принятых, изменится и перевод наблюдений в годы.
6. Есть ли настоящий возрастной кризис?
Сегодня оснований говорить, что звезды надежно оказались старше Вселенной, нет. Оценки древних объектов с учетом погрешностей совместимы с космологическим возрастом. Напряжение Хаббла остается серьезной загадкой, но оно не превратило возраст 13,8 миллиарда лет в случайную цифру.
Разные методы нужны именно потому, что каждый может ошибаться по-своему. Когда они сходятся, доверие к результату растет. Когда расходятся, ученые получают подсказку, где искать скрытую погрешность или недостающую физику. Возраст Вселенной поэтому не высечен на камне, но и не меняется произвольно с каждой новой публикацией.
