Ученые использовали новую технику, чтобы исследовать природу темной энергии примерно 10 миллиардов лет назад.
Они надеются, что это приблизит их к объяснению странной силы, которая, по-видимому, раздвигает Вселенную на части с ускоряющейся скоростью.
Этот метод основан на использовании ярких, но далеких объектов, известных как квазары, для составления карты распространения облаков газообразного водорода в космосе.
Трехмерное распределение этих облаков можно использовать в качестве индикатора влияния темной энергии во времени.
Научная статья, описывающая этот подход, была представлена в журнал Astronomy & Astrophysicals и размещена на сайте препринтов arXiv.org.
Его автором является команда BOSS (Спектроскопическое исследование барионных колебаний), которая использует 2.5-метровый телескоп Фонда Слоана в Нью-Мексико, США, для наблюдений неба.
Говорят, что новые данные международной группы очень хорошо согласуются с теорией, подтверждая идеи о том, что темная энергия не играла доминирующей роли в зарождающейся Вселенной. Тогда гравитация фактически господствовала, замедляя космическое расширение. Лишь позже темная энергия вышла на первый план.
«Мы очень мало знаем о темной энергии, но одна из наших идей заключается в том, что она является свойством самого пространства: чем больше места, тем больше энергии», — объяснил доктор Мэтью Пьери, член команды BOSS.
«Итак, темная энергия — это то, что увеличивается со временем. По мере того, как Вселенная расширяется, она дает нам больше пространства и, следовательно, больше энергии, и в какой-то момент темная энергия берет верх над гравитацией, прекращая замедление и вызывая ускорение», — рассказал BBC News исследователь из Портсмутского университета (Великобритания).
Открытие того, что все в космосе теперь раздвигается все быстрее и быстрее, стало одним из главных прорывов 20-го века. Но ученые обнаружили, что хватаются за новую физику, чтобы попытаться объяснить это необычное явление.
Чтобы попытаться получить некоторое представление, используется ряд методов. Один из них касается так называемых барионных акустических колебаний.
Они относятся к волнам, вызванным давлением, которые прошли через Вселенную после Большого взрыва и которые впоследствии вмерзли в распределение материи, когда она остыла до достаточного уровня.
Сегодня эти колебания проявляют себя как «предпочтительный масштаб» распространения галактик – небольшое превышение числа таких объектов с расстоянием между ними в 500 миллионов световых лет.
Это наблюдение можно использовать как своего рода стандартную линейку для измерения геометрии космоса.
Команда BOSS использовала 48,000 XNUMX далеких квазаров, чтобы «подсветить» и составить карту распределения облаков газообразного водорода в ранней Вселенной.Команда BOSS уже сделала это, используя большой объем галактик, простирающихся примерно на шесть миллиардов световых лет от Земли. Но на больших расстояниях – и, следовательно, глубже в космическом времени – эти стандартные галактики просто слишком тусклы, чтобы их мог увидеть Слоанский телескоп.
Вместо этого команда BOSS использовала квазары (квазизвездные радиоисточники), чтобы составить карту космоса.
Квазары — это далекие галактики, в которых массивная центральная черная дыра излучает огромное количество электромагнитного излучения. Они видны Слоану.
Загадки темной энергии и темной материи
- Гравитация, действующая на огромных расстояниях, похоже, не объясняет то, что видят астрономы
- Галактики, например, должны разлететься; должна быть какая-то другая масса, удерживающая их вместе
- Таким образом, астрофизики постулировали «темную материю» – невидимую для нас, но явно действующую в галактических масштабах.
- На самых больших расстояниях расширение Вселенной ускоряется
- Таким образом, у нас также есть «темная энергия», которая стимулирует расширение в противовес гравитации.
- Современная теория утверждает, что 73% Вселенной состоит из темной энергии, 23% — из темной материи и только 4% — из хорошо знакомого нам вида материи.
- Вселенная BBC: Темная материя
- Вселенная BBC: Темная энергия
Когда свет квазаров распространяется через космос к Земле, он проходит через облака газообразного водорода.
Некоторая часть света поглощается весьма характерным образом, и характер поглощения показывает, как плотность газа меняется с расстоянием по лучу зрения телескопа.
Наблюдая почти 50,000 3 близко расположенных квазаров, команда BOSS теперь смогла построить подробную 11D-карту распределения облаков водородного газа на расстоянии XNUMX миллиардов световых лет и зафиксировать эпоху всего через два миллиарда лет после самого Большого взрыва.
«На каждом луче зрения может быть несколько сотен облаков, и поэтому, имея 48,000 XNUMX квазаров, мы имеем многие миллионы этих облаков», — сказал коллега из Портсмута профессор Боб Никол.
«Затем мы берем их трехмерные позиции, смотрим, как они сгруппированы, и спрашиваем: «Есть ли предпочтительный масштаб в этой кластеризации?» И, о чудо, он есть, точно так же, как есть предпочтительный масштаб скопления близлежащих галактик».
Карты BOSS позволяют ученым проверять темпы расширения в разные космологические эпохи, помогая им определить, ведут ли себя гравитация и темная энергия так, как предсказывает теория.
«По сути, мы подтверждаем эту приятную аналогию с американскими горками», — сказал доктор Пьери. «С момента Большого взрыва расширение Вселенной замедлялось, а затем около семи миллиардов лет назад мы достигли вершины холма, и это было похоже на то, как будто кто-то нажал ногу на педаль, и произошло ускорение».
BOSS пока завершил свою работу только на треть. Цель на ближайшие несколько лет — нанести на карту расположение полутора миллионов галактик и более 160,000 XNUMX квазаров.
- До исследования, получившего Нобелевскую премию в 1998 году, предполагалось, что гравитация замедляет расширение Вселенной после Большого взрыва.
- Теперь учёные говорят, что расширение не только не замедляется, но и ускоряется, отталкивая галактики друг от друга всё быстрее и быстрее.
- Команда BOSS проследила роль темной энергии в расширении на протяжении более чем 10 миллиардов лет космической истории.
(BBC)
