Кредит зображення: Чандра
Темна енергія. Чи існує воно, і які його властивості? Використовуючи галактичні кластерні зображення з рентгенівської обсерваторії Чандра НАСА, астрономи застосували потужний, новий метод виявлення та зондування темної енергії. Результати пропонують інтригуючі підказки про природу темної енергії та долю Всесвіту. Центр Маршалла керує програмою "Чандра".
Фото: Складене зображення кластера галактики Abell 2029 (оптичний: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; рентген: NASA / CXC / IoA / S.Allen та ін.)
Астрономи виявили та дослідили темну енергію, застосувавши потужний новий метод, який використовує зображення галактичних скупчень, зроблені рентгенівською обсерваторією Чандра НАСА. Результати простежують перехід експансії Всесвіту від уповільнюючої до прискорюючої фази кілька мільярдів років тому, і дають інтригуючі підказки про природу темної енергії та долю Всесвіту.
"Темна енергія - це, мабуть, найбільша таємниця у фізиці", - сказав Стів Аллен з Інституту астрономії (IoA) в Кембриджському університеті в Англії та керівник дослідження. "Як таке, надзвичайно важливо зробити незалежну перевірку його існування та властивостей".
Аллен та його колеги використовували Чандру для вивчення 26 скупчень галактик на відстанях, що відповідають світлому часу подорожі від одного до восьми мільярдів років. Ці дані охоплюють час, коли Всесвіт сповільнилася від свого початкового розширення, перш ніж знову прискоритися через відштовхувальну дію темної енергії.
"Ми безпосередньо бачимо, що розширення Всесвіту прискорюється шляхом вимірювання відстаней до цих кластерів галактики", - сказав Енді Фабіан, також співавтор дослідження, IoA. Нові результати Чандри говорять про те, що щільність темної енергії не змінюється швидко з часом і навіть може бути постійною, що відповідає концепції «космологічної константи», вперше введеній Альбертом Ейнштейном. Якщо так, Всесвіт очікується продовження розширення назавжди, так що через багато мільярдів років буде помітна лише невелика частка відомих галактик.
Якщо щільність темної енергії буде постійною, уникнути більш драматичних доль для Всесвіту. Сюди входить «Великий розрив», де темна енергія збільшується до тих пір, поки галактики, зірки, планети та зрештою атоми не будуть розірвані. «Великий хрускіт», де Всесвіт врешті-решт руйнується сам по собі, також буде виключений.
Зонд темної енергії Чандри покладається на унікальну здатність рентгенівських спостережень виявляти і вивчати гарячий газ у кластерах галактики. З цих даних можна визначити співвідношення маси гарячого газу та маси темної речовини в кластері. Спостережувані значення газової фракції залежать від передбачуваної відстані до скупчення, що в свою чергу залежить від кривизни простору та кількості темної енергії у Всесвіті.
Оскільки скупчення галактик настільки великі, вважається, що вони представляють собою справедливий зразок вмісту речовини у Всесвіті. Якщо так, то відносна кількість гарячого газу та темної речовини повинна бути однаковою для кожного кластеру. Використовуючи це припущення, Аллен та його колеги коригували шкалу відстані, щоб визначити, який з них найкраще відповідає даним. Ці відстані показують, що розширення Всесвіту спочатку сповільнювалося, а потім почало прискорюватися приблизно шість мільярдів років тому.
Спостереження Чандри погоджуються з результатами наднових, включаючи космічний телескоп Хаббла (HST), який вперше показав вплив темної енергії на прискорення Всесвіту. Результати Чандри абсолютно не залежать від методики наднової - як по довжині хвилі, так і по спостережуваних об'єктах. Така незалежна перевірка є наріжним каменем науки. У цьому випадку це допомагає розвіяти всі залишки сумнівів у тому, що техніка наднової недостатності.
"Наш метод Чандри не має нічого спільного з іншими методами, тому вони точно не порівнюють примітки, так би мовити", - сказав Роберт Шмідт з Університету Потсдама в Німеччині, ще один співавтор дослідження.
Кращі обмеження кількості темної енергії та того, як вона змінюється в часі, отримують, поєднуючи результати рентгенографії з даними NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), який використовував спостереження космічного мікрохвильового фонового випромінювання для виявлення доказів темної енергії в самому ранньому Всесвіті. Використовуючи об'єднані дані, Аллен та його колеги виявили, що темна енергія становить близько 75% Всесвіту, темна матерія - близько 21%, а видима - близько 4%.
Аллен та його колеги наголошують, що невизначеності в вимірюваннях такі, що дані відповідають темній енергії, яка має постійне значення. Однак теперішні дані Чандри дозволяють передбачити можливість темної щільності енергії з часом зростати. Більш детальні дослідження з Чандрою, HST, WMAP та майбутньою місією Constellation-X повинні забезпечити набагато більш точні обмеження щодо темної енергії.
"Поки ми краще не зрозуміємо космічне прискорення і природу темної енергії, ми не можемо сподіватися зрозуміти долю Всесвіту", - сказав незалежний коментатор Майкл Тернер з Чиказького університету.
У групу, яка проводила дослідження, також були Харальд Ебелінг з Гавайського університету та покійний Леон ван Шпейброк з Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики. Ці результати з’являться у майбутньому випуску щомісячних повідомлень Королівського товариства астрономії.
Центр космічних польотів Маршалла НАСА, Хантсвіл, штат Алабама, керує програмою "Чандра" для Управління космічної науки НАСА у Вашингтоні. Northrop Grumman з Редондо Біч, штат Каліфорнія, раніше TRW, Inc., був головним підрядником розвитку обсерваторії. Смітсонівська астрофізична обсерваторія контролює наукові та льотні операції з рентгенівського центру Чандра в Кембриджі, штат Массачусетс.
Додаткову інформацію та зображення можна отримати за адресою:
http://chandra.harvard.edu/
і
http://chandra.nasa.gov/
Оригінальне джерело: NASA News Release
