Особый вид сверхновых, имеющий обозначение «тип Iа», сигнализирует о своем появлении неожиданным термоядерным взрывом в центре умирающей звезды, когда ее сгорающее ядро достигает определенного минимума массы и становится нестабильным. Это, по существу, ядерная бомба с некоторой определенной мощностью. Физика происходящего процесса полностью ясна, и его детали для нас не очень важны. Важно то, что сверхновая Iа может расцениваться как «стандартное светило», достаточно яркое, чтобы его можно было обнаружить на больших расстояниях. По его яркости теоретически возможно сделать выводы о подлинных расстояниях и, также измерив красное смещение, связать скорость расширения и расстояние в прошлую эпоху. Специалисты по космологии надеялись, что такие измерения позволят определить, имеет ли место небольшое замедление (которое должно быть, если мы правильно оцениваем количество всей темной материи) или некоторое ускорение расширения, которого можно ожидать, если, как подозревают многие теоретики, существует достаточное количество дополнительной темной материи, чтобы составить всю «критическую плотность», вследствие чего Вселенная напоминала бы простейшую теоретическую модель.

Эти сверхновые, кстати, демонстрируют и другую тенденцию, которая напрямую связана с их красным смещением: кажется, что те из них, которые находятся особенно далеко и дают наибольшее красное смещение, вспыхивают и горят медленнее, чем более близкие сверхновые того же типа. Это именно тот эффект, которого мы ожидали: часы на удаляющемся объекте должны идти медленнее. Если он будет «сигналить» через определенные промежутки времени, последним сигналам придется пройти большее расстояние, поэтому интервалы между их прибытием увеличатся.

Процесс вспышки и затухания сверхновой сам по себе напоминает часы, поэтому замедление «кривой блеска», пропорциональное красному смещению, – это именно то явление, которого мы должны ожидать, если она отдаляется. В статической вселенной этому не могло быть никакого естественного объяснения. Это лучший ответ на гипотезу о том, что красное смещение является в некотором роде «эффектом усталости» света.

С социальной точки зрения астрономия является «большой наукой»: она требует сложного и дорогостоящего оборудования. Но сами по себе исследовательские программы не нуждаются в командной работе, которая необходима, например, в лабораториях, где используются мощные ускорители для изучения субатомных частиц. Астрономы по-прежнему могут оставаться одиночками, ведущими индивидуальные проекты, для которых требуется несколько ночей наблюдений на большом телескопе (что-то они могут делать и на небольших телескопах, как те астрономы, которые первыми открыли планеты, обращающиеся вокруг других звезд). Но мероприятия по наблюдению за сверхновыми в интересах космологии требуют продолжительных усилий многих сотрудников и использования нескольких телескопов. Первая непростая задача – поймать какое-то количество фотонов (слабых следов света), оставленных миллиарды лет назад взрывом звезды. Далекие сверхновые выявляются с помощью повторяющихся наблюдений одного и того же участка неба, в процессе которых ищут случайные, появляющиеся время от времени точки света в отдаленных галактиках. Поиски проводятся с помощью телескопов среднего размера, потому что большие приборы настолько востребованы, что в их рабочем графике невозможно выделить достаточно времени на полную программу, даже такую важную. Каждая сверхновая должна наблюдаться систематически, чтобы измерить видимую яркость так точно, как только возможно, и выстроить кривую блеска. Желательно это делать с помощью наземного телескопа с десятиметровым зеркалом или Космического телескопа имени Хаббла. Анализ поступающей информации и проверка ее надежности само по себе непростое дело.

Среди ученых существует вполне естественная традиция – воздерживаться от вынесения суждения по любому новому научному утверждению, особенно когда оно появляется неожиданно, пока не будут получены независимые доказательства. Иногда до того, как это случается, проходит довольно много времени. Поэтому очень большой удачей было то, что две отдельные команды посвятили себя проекту изучения сверхновых в космологии. Первым важным игроком в этой области стал Сол Перлмуттер, физик, работающий в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Калифорния. Возможно, из-за того, что в то время он не специализировался в области астрономии, Перлмуттера не испугали трудности и он начал работу примерно в 1990 г. Постепенно он объединил и вдохновил группу сотрудников как из Великобритании, так и из Соединенных Штатов. Вторая группа, также международная, появилась позже. В нее входили несколько исследователей, которые представили новые методы (позже использованные и группой Перлмуттера) для классификации сверхновых в подклассы, которые получили развитие.

К 1998 г. каждая команда обнаружила более 10 далеких сверхновых и добилась достаточной степени достоверности, чтобы объявить о предварительных результатах. Замедление было меньше, чем следовало ожидать, если бы число Ω было равно единице. Это само по себе было не удивительно – не имелось никаких доказательств того, что существует достаточно темной материи, чтобы оценить Ω выше 0,3, – хотя и шло вразрез с распространенным предубеждением теоретиков, что космос был бы «проще», если бы число Ω точно равнялось единице. Но удивительно было то, что, по всей видимости, никакого замедления не существовало вообще и на самом деле расширение даже, казалось, ускоряется. Журнал Science назвал это научным открытием номер один в 1998 г. во всех областях знания.

Эти наблюдения были верными, если учесть возможности телескопов того времени. Далекая сверхновая так слаба, что ее параметры трудно измерить точно. Более того, некоторые астрономы беспокоились, что вмешивающийся в наблюдения «туман» от пылевых облаков ослабляет свет, из-за чего сверхновая кажется дальше, чем на самом деле. Также «термоядерная бомба» не всегда бывает точно откалибрована: например, ее мощность может зависит от количества углерода и других элементов у звезды-предшественницы. Запасы элементов будут ниже у тех объектов, которые сформировались, когда Вселенная была моложе (иными словами, у объектов с наибольшим красным смещением). Однако постоянно проводятся перекрестные проверки, и каждый месяц появляются новые сверхновые для сравнения.