Изображение предоставлено: Chandra
Темная энергия. Существует ли он и каковы его свойства? Используя изображения галактических скоплений из рентгеновской обсерватории Чандра НАСА, астрономы применили новый мощный метод обнаружения и исследования темной энергии. Результаты предлагают интригующие подсказки о природе темной энергии и судьбе Вселенной. Центр Маршалла управляет программой Чандра.
Фото: составное изображение скопления галактик Abell 2029 (Оптика: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; рентген: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
Астрономы обнаружили и исследовали темную энергию, применяя новый мощный метод, который использует изображения скоплений галактик, сделанные рентгеновской обсерваторией Чандра НАСА. Результаты прослеживают переход расширения Вселенной от замедляющейся к ускоряющейся фазе несколько миллиардов лет назад и дают интригующие подсказки о природе темной энергии и судьбе Вселенной.
«Темная энергия, пожалуй, самая большая загадка в физике», - сказал Стив Аллен из Института астрономии (IoA) в Кембриджском университете в Англии и руководитель исследования. «Поэтому очень важно провести независимую проверку его существования и свойств».
Аллен и его коллеги использовали Чандру для изучения 26 скоплений галактик на расстояниях, соответствующих временам прохождения света от одного до восьми миллиардов лет. Эти данные охватывают время, когда Вселенная замедлилась от своего первоначального расширения, прежде чем снова ускориться из-за отталкивающего эффекта темной энергии.
«Мы непосредственно видим, что расширение Вселенной ускоряется путем измерения расстояний до этих скоплений галактик», - сказал Энди Фабиан, также соавтор исследования IoA. Новые результаты Чандры предполагают, что плотность темной энергии быстро не изменяется со временем и может даже быть постоянной, что согласуется с концепцией «космологической постоянной», впервые введенной Альбертом Эйнштейном. Если это так, то Вселенная, как ожидается, будет расширяться вечно, так что через много миллиардов лет будет наблюдаться только крошечная доля известных галактик.
Если плотность темной энергии постоянна, можно избежать более драматичных судеб для Вселенной. К ним относится «Большой разрыв», где темная энергия увеличивается до тех пор, пока галактики, звезды, планеты и, в конечном итоге, атомы в конечном итоге не разорвутся. «Большой кризис», когда Вселенная в конечном итоге рушится, также будет исключен.
Датчик темной энергии Чандры опирается на уникальную способность рентгеновских наблюдений обнаруживать и изучать горячий газ в скоплениях галактик. Из этих данных можно определить соотношение массы горячего газа и массы темной материи в кластере. Наблюдаемые значения доли газа зависят от предполагаемого расстояния до скопления, которое, в свою очередь, зависит от кривизны пространства и количества темной энергии во Вселенной.
Поскольку скопления галактик настолько велики, считается, что они представляют собой хороший образец содержания материи во вселенной. Если это так, то относительные количества горячего газа и темной материи должны быть одинаковыми для каждого кластера. Используя это предположение, Аллен и его коллеги скорректировали шкалу расстояний, чтобы определить, какая из них лучше всего соответствует данным. Эти расстояния показывают, что расширение Вселенной сначала замедлялось, а затем начало ускоряться около шести миллиардов лет назад.
Наблюдения Чандры согласуются с результатами сверхновых, включая результаты космического телескопа Хаббла (HST), которые впервые показали влияние темной энергии на ускорение Вселенной. Результаты Чандры полностью независимы от техники сверхновых - как по длине волны, так и по наблюдаемым объектам. Такая независимая проверка является краеугольным камнем науки. В этом случае это помогает рассеять любые оставшиеся сомнения в том, что техника сверхновой имеет недостатки.
«Наш метод Чандры не имеет ничего общего с другими методами, поэтому они определенно не сравнивают, так сказать, заметки», - сказал Роберт Шмидт из Потсдамского университета в Германии, еще один соавтор исследования.
Более точные ограничения на количество темной энергии и то, как она изменяется во времени, получаются путем объединения результатов рентгеновского излучения с данными Уилкинсоновского микроволнового анизотропного зонда (WMAP) НАСА, который использовал наблюдения космического микроволнового фонового излучения для обнаружения свидетельств темной энергии. в самой ранней вселенной. Используя объединенные данные, Аллен и его коллеги обнаружили, что темная энергия составляет около 75% Вселенной, темная материя - около 21%, а видимая материя - около 4%.
Аллен и его коллеги подчеркивают, что неопределенности в измерениях таковы, что данные согласуются с темной энергией, имеющей постоянное значение. Настоящие данные Чандры, однако, допускают возможность того, что плотность темной энергии увеличивается со временем. Более подробные исследования с Chandra, HST, WMAP и с будущей миссией Constellation-X должны предоставить гораздо более точные ограничения на темную энергию.
«Пока мы не сможем лучше понять космическое ускорение и природу темной энергии, мы не можем надеяться понять судьбу Вселенной», - сказал независимый комментатор Майкл Тернер из Чикагского университета.
Команда, проводившая исследование, также включала Харальда Эбелинга из Гавайского университета и покойного Леона ван Спейбрука из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. Эти результаты появятся в следующем выпуске Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества.
Центр космических полетов имени Маршалла при НАСА, Хантсвилл, штат Алабама, управляет программой «Чандра» для Управления космических наук НАСА в Вашингтоне. Нортроп Грумман из Редондо-Бич, Калифорния, ранее TRW, Inc., был главным подрядчиком по разработке обсерватории. Смитсоновская астрофизическая обсерватория контролирует научные и летные операции из рентгеновского центра Чандра в Кембридже, штат Массачусетс.
Дополнительная информация и изображения доступны по адресу:
http://chandra.harvard.edu/
а также
http://chandra.nasa.gov/
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
