Темний Всесвіт: астрономи зробили несподіване відкриття після масштабного огляду космосу

Науковці отримали більш чітке уявлення про розширення Всесвіту і про темну енергію, тобто таємничу силу, яка прискорює розширення космосу. Це стало можливим завдяки аналізу даних, зібраних за 6 років за допомогою камери DECam, встановленої на телескопі Віктора Бланко в Міжамериканській обсерваторії Серро-Тололо (Чилі). Астрономи з проєкту Dark Energy Survey провели масштабний огляд космосу за допомогою 570-мегапіксельної камери DECam, яка зафіксувала інформацію про 669 мільйонів галактик, розташованих у мільярдах світлових років від Землі. Цей аналіз уперше об'єднав чотири окремі методи вивчення темної енергії в один. Результати вдвічі посилили обмеження на вплив темної енергії, що є важливим кроком на шляху до розкриття справжньої природи цієї таємничої сили. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Темна енергія і розширення Всесвіту

Вчені з проєкту Dark Energy Survey намагаються скласти карту сотень мільйонів галактик, виявити тисячі наднових і знайти закономірності космічної структури, які допоможуть розкрити природу загадкової темної енергії, що прискорює розширення Всесвіту.

Уперше про те, що Всесвіт розширюється, заявив астроном Едвін Габбл наприкінці 20-х років минулого століття. Він виявив, що далекі галактики, схоже, віддаляються від нас. Фактично, чим далі розташована галактика, тим швидше вона віддаляється від Землі. Але оскільки Всесвіт пронизаний гравітацією, силою яка змушує матерію групуватися, астрономи очікували, що розширення космосу з часом сповільниться.

У 1998 році астрономи вперше виявили ознаки існування темної енергії, коли спостерігали за далекими надновими і з'ясували, що розширення Всесвіту не тільки не сповільнюється, а прискорюється.

Темна енергія — це умовна назва сили, яка спричиняє прискорене розширення космосу. За 28 років, що минули з моменту відкриття темної енергії, вчені з'ясували, що вона становить приблизно 68% усієї маси-енергії у Всесвіті. Також астрономи з'ясували, що темна енергія стала домінувати над гравітацією в період приблизно від 3 до 7 мільярдів років тому.

У новому аналізі астрономи вивчили наднові типу Ia, того ж типу, який використовували для відкриття темної енергії, а також три інших явища, що допомагають зрозуміти космічну структуру і розширення Всесвіту. Це слабке гравітаційне лінзування, явище, яке відбувається, коли світло від фонового джерела проходить повз об'єкт великої маси та викривляється; угруповання галактик; та баріонні акустичні коливання, тобто коливання густини в ранньому Всесвіті, спричинені хвилями тиску, які застигли в просторі приблизно через 380 000 років після Великого вибуху.

Використовуючи нові дані DECam і описані вище методи, астрономи реконструювали розподіл матерії у Всесвіті за останні 6 мільярдів років. Потім вони порівняли ці результати з двома головними моделями Всесвіту. Перша — це стандартна космологічна модель, також відома як модель Лямбда-CDM (ΛCDM, що припускає наявність холодної темної матерії, яка допомагає створювати структуру космосу), де темна енергія завжди залишається стабільною і не змінюється з плином часу. Друга — це розширена модель Всесвіту, відома як wCDM, у якій темна енергія змінюється з часом.

Темна енергія: несподіване відкриття

Нові дані добре відповідали моделі ΛCDM, але також добре узгоджувалися з моделлю wCDM. І це досить несподівано.

Хоча є один параметр, який, як показало дослідження, не відповідає обом моделям Всесвіту: як, згідно з вимірюваннями раннього Всесвіту, відбувається групування матерії в сучасному Всесвіті.

У попередніх аналізах було виявлено, що угруповання галактик відрізняється від передбаченого моделями. Новий аналіз зробив різницю між спостереженнями і теорією ще більш помітною. Але поки що не настільки, щоб з упевненістю стверджувати, що стандартна космологічна модель Всесвіту неправильна.

Тому вчені продовжать спостереження, щоб отримати ще більш чітке уявлення про еволюцію Всесвіту і природу темної енергії. Можливо, стандартна модель історії Всесвіту може виявитися неповною, або зовсім невірною.

Як уже писав Фокус, інше дослідження припускає, що існуюче уявлення про темну матерію неправильне. Вона проявилася інакше в ранньому Всесвіті, ніж передбачалося, вважають учені.

Також Фокус писав про те, що Місяць виглядає величезним, коли перебуває близько до горизонту. Це називається "місячна ілюзія" і вчені пояснили, чому вона виникає.