Вселенная расширяется — и расширяется, как это было доказано 14 лет назад, со всё возрастающей скоростью. Это открытие, за которое в 2011 году Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс получили Нобелевскую премию по физике, означает, что какое-то время назад над взаимным притяжением материи во Вселенной стала преобладать некая «тёмная энергия». Или это просто значит, что мы не понимаем, как в действительности работает гравитация. По сути, это вполне может быть одно и то же.
В ходу две основные гипотезы: а) тёмная энергия — космологическая константа, неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство, — а значит, энергия вакуума больше нуля; либо б) она представляет собой некое поле, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени. Вопрос важный: некоторые утверждают, что 70% массы Вселенной приходится на эту самую тёмную энергию.
| Так выглядит процесс составления трёхмерной звёздной карты: удалённые объекты наносят на единую цифровую карту с указанием расстояния до них и угловых размеров. (Здесь и ниже изображения Berkeley Lab.) |
Выбор правильного ответа требует высокоточных измерений скорости расширения Вселенной, чтобы понять, как эта скорость изменяется со временем. Сейчас как раз получены первые результаты таких измерений, проведённых по проекту BOSS — спектроскопическому исследованию на базе барионной осцилляции (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey). BOSS, базирующийся на наблюдениях с целого ряда телескопов, измеряет красное смешение трёхмерного кластера наблюдаемых нами галактик, соседних с Млечным Путём. В качестве базы для вычислений используются вариации температуры реликтового излучения, которые показывают периодические изменения плотности материи ранней Вселенной. При этом исследователи использовали свет от 14 тысяч удалённых квазаров в качестве фоновой подсветки для межгалактического газа, расположенного между квазарами и Землёй. Вариации плотности этого газа отражают и вариации плотности далёких и очень древних (хотя наблюдаем мы их как раз молодыми) галактических кластеров.
Барионная акустическая осцилляция, используемая BOSS, измеряет угловой размер наблюдаемых на небосводе известных нам структур, а также места наибольшего скопления и, наоборот, разрежения иных галактик. Эти скопления и разрежения регулярно повторяются в пространстве (кластеры такого чередования и называются барионами), поэтому расстояние до галактик методом барионной акустической осцилляции измеряется изменением углового размера: чем меньше видимый размер в угловых единицах, тем дальше от нас наблюдаемая галактика. Зная расстояние до далёкой галактики, мы можем определить её возраст, ибо нам известна скорость света. Сопоставление этих данных с красным смещением реликтового излучения показывает, насколько расширилась Вселенная за время, прошедшее после формирования этих удалённых галактик.
Первые результаты BOSS включают установление точных трёхмерных позиций 327 349 массивных галактик на 3 275 квадратных угловых градусах видимого неба, при этом наблюдения дошли до красного смещения в 0,7, до периода, удалённого от нас на 7 млрд лет. Именно в ходе них и было выявлено, что резкое ускорение разбегания галактик относится к периоду около 6 млрд лет назад. Измерения проводились соответственно до дистанции в 2 094 Мпк, плюс-минус 34 Мпк. Отметим, что речь идёт о наиболее точных измерениях, когда-либо проводившихся земными астрономами на столь огромных дистанциях.
| А это охваченный BOSS сектор Вселенной 3,8, 5,7 и 13,7 млрд лет тому назад. На последнем изображении Вселенная показана близко к состоянию сингулярности. |
Согласно полученным результатам, ключевым моментом в истории Вселенной стала точка во времени, отстоящая от нас на 6 млрд лет. Именно тогда разбегание материи, до того замедлившееся до минимальной величины в истории, начало увеличиваться: из-за расширения Вселенной и увеличения расстояния между материальными объектами гравитационное притяжение стало уступать отталкиванию, вызванному тёмной энергией.
Что же до разбегания энергии, то пока исследователи, и в частности Дэвид Шлегель из физического подразделения Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США), замечают, что на основе полученных на сегодня данных следует скорее говорить о космологической постоянной, чем о поле с изменяющейся интенсивностью. Однако, подчёркивают учёные, окончательные выводы делать пока рано: работа BOSS завершится лишь в 2014 году, тогда и наступит время собирать камни.
Подготовлено по материалам Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.
Источник: science.compulenta.ru.
Рейтинг публикации:
|
