Тёмная энергия может быть не постоянной

  Сайт Владимира Петрова

08-03-2019

Тёмная энергия может быть не постоянной, говорят учёные

Астрономы нашли доказательства того, что невидимая космическая сила, известная под названием тёмной энергии, может со временем проявляться сильнее. Сейчас общепринятым является тот факт, что эту энергию считают всегда постоянной. Если этот результат подтвердится, астрономам потребуется пересмотреть своё понимание фундаментальной истории и структуры вселенной.

Это новое исследование опирается на данные от рентгеновских обсерваторий “Чандра” НАСА и XMM-Newton Европейского Космического Агентства, а также на информацию от ультрафиолетового обзора Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Тёмная энергия впервые была обнаружена около двадцати лет назад путём измерения расстояний до взрывающихся звёзд, называемых сверхновыми. Тёмная энергия — особый вид силы, или энергии, которая пронизывает всё пространство и заставляет вселенную расширяться с ускорением. На её долю приходится около семидесяти процентов состава Вселенной. В согласованной модели, используемой в настоящее время в большинстве исследований истории и структуры вселенной, тёмная энергия интерпретируется как «космологическая постоянная». Это означает, что энергия связана с пустым пространством и постоянна во всём пространстве и времени.

Суть последнего результата заключается в разработке нового метода определения расстояний до квазаров — быстро растущих чёрных дыр в далекой вселенной, которые испускают чрезвычайно яркое излучение. Этот метод, использующий данные примерно о 1600 квазарах, позволяет астрономам определять расстояния до тех объектов, которые находятся гораздо дальше от Земли, чем наблюдаемые сверхновые.

Тёмная энергия

Источник: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray: NASA/CXC/Univ. of Florence/G.Risaliti & E.Lusso

Используя эти квазарные расстояния, Гвидо Рисальти из Университета Флоренции в Италии и Элизабета Луссо из Университета Дарема в Великобритании обобщили расчёты скорости расширения вселенной на большие расстояния а, следовательно, и на более раннее время в эволюции космического пространства. Так, обсерватория XMM-Newton открыла квазары, соответствующие времени, когда возраст вселенной составлял всего 2.3 миллиарда лет, а “Чандра” совместно с XMM-Newton обнаружила квазары в возрасте от 1.1 миллиарда до 2.3 миллиарда лет. Принятый в настоящее время возраст вселенной составляет 13.8 миллиарда лет.

Как сообщается в последнем выпуске издания Nature Astronomy, специалисты обнаружили, что скорость расширения отличается от предсказаний согласованной модели.

«Мы наблюдали квазары, которые существовали уже всего через миллиард лет после большого взрыва, и обнаружили, что скорость расширения вселенной до нашего времени была быстрее, чем мы ожидали. Это может означать, что тёмная энергия становится сильнее по мере старения космоса”.

В квазарах диск вещества вокруг чёрной дыры производит ультрафиолетовый свет. Часть этого излучения сталкивается с электронами в облаке горячего газа над и под диском, и эти столкновения могут увеличить энергию ультрафиолета до рентгеновских энергий. Это взаимодействие вызывает корреляцию между количеством наблюдаемого УФ и рентгеновского излучения. Расстояние до квазара зависит от этой корреляции.

Рисальти и Луссо собрали УФ-данные от обзора SDSS и рентгеновские данные от “Чандры” и XMM-Newton для 1598 квазаров, чтобы получить связь между ультрафиолетовыми и рентгеновскими потоками и расстояниями до квазаров. Затем они использовали эту информацию для изучения скорости расширения вселенной в очень раннее время. Исследователи нашли доказательства того, что количество тёмной энергии растет со временем.

«Поскольку это метод является новым, мы предприняли дополнительные шаги, чтобы показать, что этот метод даёт нам надежные результаты. Мы показали, что результаты нашей методики совпадают с результатами измерений сверхновых возрастом в 9 миллиардов лет, что даёт нам уверенность в надёжности наших результатов даже для более раннего времени”.

Исследователи также уделили большое внимание к выбору самих квазаров, чтобы свести к минимуму статистические ошибки и избежать систематических ошибок, которые могут зависеть от расстояния между Землёй и объектом.

Если результат подтвердится, это будет означать, что тёмная энергия не является космологической постоянной. Это могло бы также помочь устранить сохраняющееся несоответствие между измерением постоянной Хаббла, характеризующей скорость расширения Вселенной, на основе локальных показателей и измерением на основе космического микроволнового фона.

Используя наблюдения за сверхновыми, астрономы ранее сообщали, что вселенная, похоже, расширяется быстрее, по сравнению с тем, что ожидалось от данных, наблюдаемых вскоре после большого взрыва, когда и был произведен весь космический микроволновый фон.

«Некоторые учёные предположили, что для объяснения этого несоответствия может потребоваться новая физика, включая возможность того, что сила тёмная энергия может расти. Наши новые результаты полностью согласуются с этим предложением”.

Для дальнейшей проверки этих результатов Рисальти и Луссо планируют использовать большую выборку наблюдений квазаров с помощью “Чандры” по широкому диапазон расстояний и применить к ним эту же технику.

Препринт статьи доступен на arXiv.

Compendium



Заголовок

Tagline

Узнать больше




Вы можете оставить комментарий у себя ВКонтакте:

Или поделиться информацией о странице: