Взрывы звёзд приоткрыли тёмное прошлое энергии Вселенной

Про тёмную энергию почти ничего не известно. Отчасти поэтому за таинственной субстанцией сохранилось такое “неясное” название. Однако учёные смогли заглянуть в прошлое и выяснить, что тёмная энергия существовала во Вселенной очень давно и вела себя не всегда одинаково.

Итак, о тёмной энергии мы знаем немного. Если в двух словах, это нечто, порождающее отталкивающую силу, из-за которой Вселенная раздувается с увеличивающейся скоростью.

Новые исследования, проведённые с помощью телескопа Hubble, показали, что тёмная энергия ускоряла это расширение как минимум девять миллиардов лет назад. Полученное представление о тёмной энергии соответствует утверждению вековой давности, высказанному Эйнштейном — учёный говорил о том, что отталкивающая форма гравитации “действует” из пустого пространства.

Адам Рисс (Adam Riess), сотрудник Института исследований с помощью космического телескопа (Space Telescope Science Institute) и университета Джона Хопкинса, (Johns Hopkins University) сообщил, что хотя, по оценкам астрономов, тёмная энергия составляет более 70% Вселенной (этот факт подтвердила самая детальная карта), сведений о ней мало, и поэтому каждый “намёк” на её природу очень дорог.

Вспышки некоторых сверхновых, изучавшиеся в работе Рисса (показаны стрелками) и происходившие в период от 10 до 3,5 миллиардов лет назад. Вверху: галактики во время вспышки их сверхновых (положение указано стрелками), внизу: галактики после вспышек (NASA, ESA, A. Riess/STScI).

“Последнее такого рода открытие заключается в том, что эта штука, которую мы зовём тёмной материей, была поначалу относительно слабой, но около девяти миллиардов лет назад начала активно себя проявлять”, — говорит Рисс.

Кстати, этот учёный в 1998 году руководил одним из первых исследований, доказавших существование тёмной энергии. Эйнштейновское представление о некой космологической константе, описывающей “гравитационное расталкивание”, казалось не более чем курьёзом, но позднее астрофизики всё чаще стали убеждаться, что в нём может быть определённый смысл.

Однако даже среди исследователей (далеко не всех), допускавших существование тёмной материи и считавших, что к ней можно “приписать” предположение Эйнштейна, не было единого мнения о том, меняется ли её величина со временем или нет.

Интерпретация влияния тёмной энергии на эволюцию Вселенной. Комментарии излишни (фото NASA, ESA, A. Field/STScI).

Кроме того, не было понятно, всегда ли существовала эта материя или появилась только на каком-то определённом этапе эволюции. Исследование Рисса и его коллег дало ответ и на эти принципиальные вопросы.

Решение состоит в том, что гравитационное притяжение и отталкивание — это “перетягивание каната”, где силы отталкивания поначалу препятствовали побеждавшему притяжению, которое через какое-то время стало сдавать позиции.

Предыдущие наблюдения самых дальних сверхновых показали, что расширение космоса стало ускоряться пять-шесть миллиардов лет назад. Теперь временные рамки уточнили, а также стало понятно, что это явление связано с возрастанием отталкивания.

Профессор Адам Рисс: “Представьте себе, что вы с кем-то перетягиваете канат, а ваш соперник прячется за занавеской. Вот его-то мы и назовём тёмной энергией” (фото с сайта jhu.edu).

В качестве “вспомогательного средства” использовались вспышки сверхновых звёзд (всего 24 таких объекта, основная часть которых была найдена за последние два года). Во время исследования было замечено, что все они — как древние, так и относительно “свежие” — одинаковы, поэтому с их помощью можно отследить историю Вселенной (такой же метод, кстати, использовался и в “Обзоре наследия сверхновых”).

Сверхновые очень удобны: из-за значительной яркости можно заметить самые удалённые (а значит, и самые давние) из них. Кроме того, они позволяют отследить изменение темпов расширения Вселенной.

Однако у учёных остаются и некоторые вопросы. К примеру, если источником гравитации — это известная материя, то что же тогда является источником тёмной энергии, действующей против гравитационных сил? Это ещё предстоит выяснить.

Рисс надеется, что этому поможет установка нового более точного оборудования на Hubble, ремонт которого ожидается через полтора года.