Кредит зображення: ESA
Лише кілька років тому астрономи потрясли сучасні моделі Всесвіту теорією темної енергії; що говорить про те, що розширення Всесвіту насправді прискорюється. Оглядаючи далекі скупчення галактик - до 10 мільярдів світлових років - астрономи ESA виявили, що вони містять більш концентровану речовину, ніж передбачає теорія темної енергії. Якщо матерія була так сконцентрована, Всесвіт не може мати 70% темної енергії.
Рентгенологічна обсерваторія ЄКА, XMM-Newton, повернулася до смаку нових даних про природу Всесвіту. У ході обстеження віддалених скупчень галактик XMM-Newton виявив дивовижні відмінності між сьогоднішніми кластерами галактик і тими, що існують у Всесвіті близько семи тисяч мільйонів років тому. Деякі вчені стверджують, що це можна трактувати так, що «темна енергія», яку сьогодні вважають більшість астрономів, домінує у Всесвіті, просто не існує?
Спостереження восьми віддалених скупчень галактик, найдальша з яких знаходиться близько 10 тис. Мільйонів світлових років, були вивчені міжнародною групою астрономів під керівництвом Девіда Лумба з Центру космічних досліджень і технологій ESA (ЕСТЕК) у Нідерландах. Вони порівнювали ці кластери з тими, які знайшли у сусідньому Всесвіті. Це дослідження було проведено у рамках більшого проекту Омега XMM-Ньютона, який досліджує щільність речовини у Всесвіті під керівництвом Джима Бартлетта з Коледжу де Франс.
Скупчення галактик є великими випромінювачами рентгенівських променів, оскільки вони містять велику кількість високотемпературного газу. Цей газ оточує галактики так само, як пар оточує людей в сауні. Вимірюючи кількість та енергію рентгенівських променів з кластеру, астрономи можуть розробити як температуру кластерного газу, так і масу кластера.
Теоретично у Всесвіті, де щільність речовини висока, скупчення галактик продовжуватимуть зростати з часом, і в середньому вони повинні містити більше маси зараз, ніж у минулому.
Більшість астрономів вважають, що ми живемо у Всесвіті низької щільності, в якому загадкова речовина, відома як «темна енергія», складає 70% вмісту космосу і, отже, пронизує все. За цим сценарієм скупчення галактик повинні припинити зростати на початку історії Всесвіту і виглядати практично невідрізно.
У статті, що незабаром опублікує європейський журнал «Астрономія та астрофізика», астрономи з проекту Омега XMM-Newton представляють результати, що показують, що скупчення галактик у віддаленому Всесвіті не схожі на сьогоднішні. Вони ніби видають більше рентгенівських променів, ніж сьогодні. Так чітко, скупчення галактик з часом змінили свій вигляд.
У супровідному документі Ален Бланшард з Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire Midi-Pyr? N? Es та його команда використовують результати, щоб обчислити, як з часом змінюється чисельність кластерів галактик. Бланшард каже: "У минулому було менше кластерних галактик".
Такий результат свідчить про те, що Всесвіт має бути середовищем високої щільності, що явно суперечить "моделі конкордансу", яка постулює Всесвіт з темною енергією до 70% і дуже низькою щільністю речовини. Бланшард знає, що цей висновок буде дуже суперечливим, кажучи: "Щоб врахувати ці результати, у Всесвіті вам доведеться мати багато речовини, і це залишає мало місця для темної енергії".
Щоб узгодити нові спостереження XMM-Ньютона з моделями узгодження, астрономам доведеться визнати принциповий розрив у своїх знаннях про поведінку кластерів і, можливо, галактик всередині них. Наприклад, галактики в далеких скупченнях повинні були б вводити більше енергії в навколишній газ, ніж зараз зрозуміло. Потім цей процес повинен поступово звужуватися, коли скупчення та галактики всередині нього старіють.
Незалежно від способу інтерпретації результатів, XMM-Newton дав астрономам нове розуміння Всесвіту та нову таємницю. Що стосується можливості того, що результати XMM-Newton просто помиляються, вони перебувають у процесі підтвердження іншими рентгенівськими спостереженнями. Якщо вони повернуть ту саму відповідь, нам, можливо, доведеться переосмислити своє розуміння Всесвіту.
Зміст Всесвіту
Вважається, що зміст Всесвіту складається з трьох типів речовини: нормальної речовини, темної речовини та темної енергії. Звичайна речовина складається з атомів, які складають зірки, планети, людину та кожен інший видимий об’єкт у Всесвіті. Як не звучить, як це звучить, нормальна матерія майже напевно становить незначну частку Всесвіту, десь від 1% до 10%.
Чим більше астрономів спостерігали за Всесвітом, тим більше матерії їм потрібно було знайти, щоб все пояснити. Однак ця речовина не могла бути складена з нормальних атомів, інакше було б видно більше зірок і галактик. Натомість вони ввели термін темна матерія для цієї своєрідної речовини саме тому, що вона уникає нашого виявлення. У той же час фізики, які намагаються далі розуміти сили природи, починають вірити, що нові та екзотичні частинки речовини повинні бути у достатку у Всесвіті. Вони навряд чи колись взаємодіють із нормальною речовиною, і багато хто зараз вважає, що ці частинки є темною речовиною. В даний час, незважаючи на те, що зараз проводяться багато експериментів з виявлення частинок темної речовини, жоден не мав успіху. Тим не менш, астрономи все ще вважають, що десь від 30% до 99% Всесвіту може складатися з темної речовини.
Темна енергія - це останнє доповнення до вмісту Всесвіту. Спочатку Альберт Ейнштейн представив ідею всеосяжної «космічної енергії», перш ніж він зрозумів, що Всесвіт розширюється. Всесвіт, що розширюється, не потребував «космологічної константи», як Ейнштейн називав свою енергію. Однак у 1990-х роках спостереження за вибухами зірок у далекому Всесвіті припускали, що Всесвіт не просто розширюється, а й прискорюється. Єдиним способом пояснити це було повернення космічної енергії Ейнштейна в дещо зміненому вигляді, званому темною енергією. Ніхто не знає, якою може бути темна енергія.
У популярній на даний момент «моделі відповідності» Всесвіту 70% космосу вважається темною енергією, 25% темною речовиною і 5% нормальною речовиною.
Оригінальне джерело: ESA News Release
