Пятилетний обзор 200000 галактик, простирающихся на семь миллиардов лет назад по космическому времени, привел к одному из лучших независимых подтверждений того, что темная энергия разносит нашу Вселенную с огромной скоростью. В обзоре использовались данные космического исследователя эволюции галактики НАСА и англо-австралийского телескопа на горе Сайдинг-Спринг в Австралии.
Полученные данные предлагают новую поддержку популярной теории того, как работает темная энергия - как постоянная сила, равномерно воздействующая на Вселенную и способствующая ее безудержному расширению. Они противоречат альтернативной теории, согласно которой гравитация, а не темная энергия - это сила, раздвигающая пространство. Согласно этой альтернативной теории, с которой не согласуются результаты нового обзора, концепция гравитации Альберта Эйнштейна неверна, и гравитация становится отталкивающей, а не притягательной, когда действует на больших расстояниях.
«Действие темной энергии похоже на то, как если бы вы подбросили в воздух шар, и он продолжал подниматься в небо все быстрее и быстрее», - сказал Крис Блейк из Технологического университета Суинберна в Мельбурне, Австралия. Блейк является ведущим автором двух статей, описывающих результаты, опубликованные в последних выпусках Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества. «Результаты говорят нам, что темная энергия является космологической постоянной, как предполагал Эйнштейн. Если бы гравитация была виновата, мы бы не наблюдали эти постоянные эффекты темной энергии на протяжении всего времени ».
Считается, что темная энергия доминирует в нашей Вселенной, составляя около 74 процентов от нее. Темная материя, чуть менее загадочная субстанция, составляет 22 процента. Так называемая нормальная материя, все, что связано с атомами, или вещество, из которого состоят живые существа, планеты и звезды, составляет лишь приблизительно четыре процента космоса.
Идея темной энергии была предложена в течение предыдущего десятилетия на основе исследований далеких взрывающихся звезд, называемых сверхновыми. Сверхновые излучают постоянный измеримый свет, что делает их так называемыми «стандартными свечами», что позволяет рассчитать их расстояние от Земли. Наблюдения показали, что темная энергия выбрасывает объекты с большой скоростью.
его диаграмма иллюстрирует два способа измерения скорости расширения Вселенной - метод «стандартной свечи», который включает взорвавшиеся звезды в галактиках, и метод «стандартной линейки», который включает пары галактик. Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech.
Темная энергия ведет борьбу с гравитацией. В ранней Вселенной гравитация преобладала над темной энергией. Примерно через 8 миллиардов лет после Большого взрыва, когда пространство расширилось и материя стала разбавляться, гравитационное притяжение ослабло, и темная энергия взяла верх. Через миллиарды лет темная энергия станет еще более доминирующей. Астрономы предсказывают, что наша Вселенная будет космической пустошью с галактиками, разнесенными так далеко, что никакие разумные существа, живущие внутри них, не смогут видеть другие галактики.
Новый обзор предоставляет два отдельных метода для независимой проверки результатов сверхновых. Это первый раз, когда астрономы выполнили эти проверки на всем космическом отрезке времени, в котором преобладала темная энергия. Команда начала со сборки самой большой трехмерной карты галактик в далекой вселенной, обнаруженной Galaxy Evolution Explorer. Телескоп с датчиком ультрафиолета просканировал около трех четвертей неба, наблюдая сотни миллионов галактик.
«Galaxy Evolution Explorer помог идентифицировать яркие молодые галактики, которые идеально подходят для такого рода исследований», - сказал Кристофер Мартин, главный исследователь миссии Калифорнийского технологического института в Пасадене. «Он послужил основой для этой огромной трехмерной карты».
Астрономы получили подробную информацию о свете каждой галактики с помощью англо-австралийского телескопа и изучили характер расстояния между ними. Звуковые волны из очень ранней Вселенной оставили отпечатки в структурах галактик, в результате чего пары галактик разделены примерно на 500 миллионов световых лет.
Эта «стандартная линейка» использовалась для определения расстояния от пар галактик до Земли - чем ближе пара галактик к нам, тем дальше галактики будут появляться друг от друга на небе. Как и в случае с исследованиями сверхновых, эти данные о расстоянии были объединены с информацией о скоростях, с которыми пары удаляются от нас, что снова показало, что ткань пространства растягивается все быстрее и быстрее.
Команда также использовала карту галактики, чтобы изучить, как скопления галактик растут с течением времени, как города, и в конечном итоге содержат многие тысячи галактик. Скопления притягивают новые галактики за счет гравитации, но темная энергия разрывает скопления. Это замедляет процесс, позволяя ученым измерить силу отталкивания темной энергии.
«Наблюдения астрономов за последние 15 лет привели к одному из самых поразительных открытий в физической науке; - расширение Вселенной, вызванное Большим взрывом, ускоряется », - сказал Джон Морс, директор отдела астрофизики в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Используя полностью независимые методы, данные Galaxy Evolution Explorer помогли нам повысить нашу уверенность в существовании темной энергии».
Для получения дополнительной информации см. Австралийскую астрономическую обсерваторию.