У Всесвіті є порожнечі, і ми не можемо їх правильно побачити. І це добре.
Ці порожнечі - гігантські, нерегулярні прогалини в просторі, порожні від галактик - знаходяться по всьому космосу. Але, оскільки вони порожні, астрономи не можуть безпосередньо спостерігати за ними. Натомість вони помічають їх, відображаючи галактики по космосу, а потім позначаючи області між цими областями. Однак з нашого погляду на Землю всі ці порожнечі виглядають спотвореними.
Ці області здаються розтягнутими в одних місцях і скуйовдженими в інших. Це наслідок "червоного зміщення" галактик на їхніх кордонах, візуального спотворення, спричиненого рухом цих систем: Коли вони віддаляються від глядача (в цьому випадку Земляни), довжини хвиль галактик розтягуються, стаючи все червонішими ; ті, хто рухається до нас, виглядали б синішими, оскільки довжина їх хвилі стає коротшою. Темна енергія - це ім'я, яке астрономи дали невидимій силі, яка розтягує наш Всесвіт і змушує галактики віддалятися одна від одної.
Це спотворення виявляється гарною справою, згідно з документом, опублікованим 9 липня в журналі Physical Review D. До цих пір дослідники покладалися на точні вимірювання червоних зміщень окремих галактик, щоб з'ясувати, наскільки швидко розширюється Всесвіт, і у свою чергу, скільки темної енергії присутнє для керування цим розширенням. Але вимірювання спотворень порожнеч виявляється набагато більш точним методом, що дозволяє дослідникам ще більше звузити це розширення.
"Те, що ми насправді вимірюємо, - це спотворення в положеннях галактик навколо порожнечих регіонів", - сказав Сешадрі Надатур, науковий співробітник Університету Портсмут у Великобританії та головний автор статті. "Прикольна річ у порожнечах полягає в тому, що вони є просторами простору, навколо яких ми можемо дуже точно моделювати рухи галактики".
Це тому, що математика, необхідна для точного визначення рухів галактик, стає набагато простішою у цих порожнечах, - сказав Надатур "Live Science". (У цьому випадку дослідницька група вивчала порожнечі, розташовані приблизно за 5,5 мільярда світлових років від Землі.)
"Галактики рухаються через те, що сила тяжіння тягне їх до регіонів надлишкової речовини. Загалом, проблема полягає в тому, що наша теорія сили тяжіння - загальна відносність Ейнштейна - дуже складна, і рівняння важко точно вирішити", - сказав він. "Отже, більшу частину часу в космології ми використовуємо наближення - відомі як" теорія збурень ", щоб допомогти зробити проблему простежуваною. Ця теорія збурень працює набагато краще в недійсних регіонах, ніж це в регіонах, де багато речовини, тому наша прогнози простіші та набагато точніші в порожнечах ".
Підсумок цієї додаткової точності полягає в тому, що, використовуючи методику, запроваджену в цій роботі, вчені можуть зробити набагато більш точні оцінки швидкості розширення Всесвіту, і краще підтвердити, що спостережувані темпи розширення узгоджуються з кращими теоріями астрономів, чому розширення стається . Новий результат також додатково обмежує сферу застосування деяких альтернативних теорій, які плавають там. Попередні найкращі вимірювання галактичного руху також робили все це, але приблизно в чотири рази менше, за словами Надатура.
Ці попередні найкращі вимірювання червоних зрушень галактичних порожнеч були отримані в результаті дослідження неба під назвою Баріон-коливальна спектроскопічна зйомка (BOSS). Це вимірювання спотворень порожнечі також спиралось на дані BOSS, але значно покращило свої висновки, застосовуючи цю нову методику аналізу до даних BOSS.
Удосконалене вимірювання розширення Всесвіту відповідало існуючим теоріям того, як працює темна енергія у Всесвіті, дослідники писали в статті: що ми живемо у "плоскій" Всесвіті з постійною темною енергією, що сприяє її розширенню. "Поєднавши наші результати разом з результатами з методики БАО, ми зможемо набагато краще виміряти швидкість космічного розширення 5,5 мільярдів років або більше тому", - сказав Надатур. "А це, в свою чергу, дуже важливо, оскільки воно говорить нам про те, що темна енергія робила за той час, а також інші речі, такі як викривлення космосу - ось що викликає у нас збудження космологів".
Дослідники також вказували в роботі, що є кілька майбутніх зусиль, щоб сканувати небо точніше, ніж BOSS, щоб зрозуміти темну енергію ще краще. Ця ж методика, писали дослідники, також повинна значно підвищити точність цих опитувань.
