|
Темную энергию можно измерить
|
|
|
|
Исследователи нашли новый способ измерения темной энергии — таинственной силы, которая составляет более двух третей Вселенной и отвечает за ее ускоренное расширение — на нашем собственном космическом заднем дворе. Исследователи из Кембриджского университета обнаружили, что можно обнаружить и измерить темную энергию, изучая Андромеду, нашу ближайшую галактическую соседку, которая находится на замедленном столкновении с Млечным Путем. Поскольку она была впервые идентифицирована в конце 1990-х годов, ученые использовали очень далекие галактики для изучения темной энергии, но еще не обнаружили ее напрямую. Однако исследователи из Кембриджа обнаружили, что, изучая, как Андромеда и Млечный Путь движутся навстречу друг другу, учитывая их общую массу, они могут установить верхний предел значения космологической постоянной, которая является простейшей моделью темной энергии. Найденный ими верхний предел в пять раз превышает значение космологической постоянной, которую можно обнаружить в ранней Вселенной.
|
|
|
|
Хотя этот метод все еще находится на ранней стадии разработки, исследователи говорят, что можно было бы обнаружить темную энергию, изучая наше собственное космическое окружение. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters. Все, что мы можем видеть в нашем мире и в небе — от крошечных насекомых до огромных галактик — составляет всего пять процентов наблюдаемой Вселенной. Остальное — темное: ученые считают, что около 27 % Вселенной состоит из темной материи, удерживающей объекты вместе, а 68 % — из темной энергии, которая раздвигает объекты. «Темная энергия — это общее название для семейства моделей, которые вы могли бы добавить к теории гравитации Эйнштейна», — сказал первый автор доктор Дэвид Бенисти из Департамента прикладной математики и теоретической физики. «Простейшая версия этого известна как космологическая постоянная: постоянная плотность энергии, которая отталкивает галактики друг от друга».
|
|
|
Космологическая постоянная была временно добавлена Эйнштейном в его общую теорию относительности. С 1930-х по 1990-е годы космологическая постоянная была равна нулю, пока не было обнаружено, что неизвестная сила — темная энергия — вызывает ускорение расширения Вселенной. Однако есть по крайней мере две большие проблемы с темной энергией: мы не знаем точно, что это такое, и мы не обнаружили ее напрямую. С тех пор, как она была впервые обнаружена, астрономы разработали множество методов для обнаружения темной энергии, большинство из которых включают изучение объектов из ранней Вселенной и измерение того, насколько быстро они удаляются от нас. Распаковать эффекты темной энергии, произошедшие миллиарды лет назад, непросто: поскольку это слабое взаимодействие между галактиками, темная энергия легко преодолевается гораздо более сильными силами внутри галактик.
|
|
|
|
Однако есть одна область Вселенной, удивительно чувствительная к темной энергии, и она находится на нашем собственном космическом заднем дворе. Галактика Андромеды находится ближе всего к нашему Млечному Пути, и две галактики находятся на пути к столкновению. По мере сближения две галактики начнут вращаться вокруг друг друга — очень медленно. Один оборот займет 20 миллиардов лет. Однако из-за огромных гравитационных сил задолго до завершения одной орбиты, примерно через пять миллиардов лет, две галактики начнут сливаться и впадать друг в друга. «Андромеда — единственная галактика, которая не убегает от нас, поэтому, изучая ее массу и движение, мы можем сделать некоторые выводы о космологической постоянной и темной энергии», — сказал Бенисти, который также является научным сотрудником в Королевский колледж.
|
|
|
|
Используя серию симуляций, основанных на наилучших доступных оценках массы обеих галактик, Бенисти и его соавторы — профессор Энн Дэвис из DAMTP и профессор Вин Эванс из Института астрономии — обнаружили, что темная энергия влияет на то, как Андромеда и Млечный Путь вращается вокруг друг друга. «Темная энергия влияет на каждую пару галактик: гравитация хочет сблизить галактики, в то время как темная энергия раздвигает их», — сказал Бенисти. «В нашей модели, если мы изменим значение космологической постоянной, мы увидим, как это изменит орбиту двух галактик. Основываясь на их массе, мы можем установить верхнюю границу космологической постоянной, которая примерно в пять раз выше. чем мы можем измерить от остальной части Вселенной».
|
|
|
|
Исследователи говорят, что, хотя этот метод может оказаться чрезвычайно ценным, он еще не является прямым обнаружением темной энергии. Данные телескопа Джеймса Уэбба (JWST) обеспечат гораздо более точные измерения массы и движения Андромеды, что может помочь снизить верхнюю границу космологической постоянной. Кроме того, изучая другие пары галактик, можно было бы еще больше усовершенствовать технику и определить, как темная энергия влияет на нашу Вселенную. «Темная энергия — одна из самых больших загадок в космологии, — сказал Бенисти. «Возможно, его эффекты меняются в зависимости от расстояния и времени, но мы надеемся, что эта техника поможет разгадать тайну».
|
|
|
|
Источник
|
