Темная энергия уходит в тень: получено новое свидетельство существования антигравитации
Астрономы Слоановского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey - SDSS) совместно с учеными двух других американских университетов объявили о получении еще одного независимого свидетельства существования таинственной темной энергии. Исследователи нашли своеобразный отпечаток темной энергии (или, как они называют это явление, "тень" темной энергии - dark energy's "shadow") путем изучения корреляций между изображениями примерно 25 млн галактик, полученных в ходе реализации программы SDSS, и ставшей уже знаменитой картой распределения вариаций температуры реликтового излучения (космического микроволнового фона), "нарисованной" зондом WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - Зонд для исследования микроволновой анизотропии имени Вилкайнсона). Оказалось, что на "температурной" карте микроволнового фона пятна, означающие микроскопические повышения энергии реликтовых фотонов, соответствуют местам, где расположено больше галактик. Единственное объяснение этому - эффекты, вызванные наличием в нашей мире темной энергии, считают ученые.
Астрофизики впервые заговорили о темной энергии, когда выяснилось, что взрывы удаленных сверхновых выглядят ярче, чем можно было бы ожидать, исходя из известных темпов расширения Вселенной, - то есть было доказано, что темпы расширения Вселенной все время увеличиваются; некая доселе неведомая сила неизвестной природы расталкивает галактики. С тех пор появились новые независимые свидетельства существования темной энергии, полученные, например, в ходе изучения "гравитационного линзирования" удаленных квазаров и пр.
Новые результаты, безусловно, упрочат положение экстравагантной теории, хотя физическая природа темной энергии остается по-прежнему невыясненной. Ведь загадочная природа новой силы ничуть не мешает ей не только влиять на движение галактик, но и воздействовать на безмассовые световые частицы - реликтовые фотоны.
В соответствии с теорией гравитации Эйнштейна, любой поток фотонов, чей путь пролегает рядом с концентрацией масс вроде звезд и галактик, ведет себя подобно катящемуся по некой поверхности шарику, попавшему в гигантскую воронку. Вначале ему предстоит скоростной спуск, в ходе которого он получает дополнительную энергию (длина световой волны уменьшается, смещается в фиолетовую часть спектра, фотон становится "горячей"), затем, "на подъеме", при выходе из гравитационной "воронки", фотон потеряет точно такое же количество энергии, что он приобрел при "спуске" (он становится более "красным"). Картина несколько изменяется, когда в дело, помимо "нормального" и темного вещества, вступает "аномальная" темная энергия. Будучи по своей сути "отрицательной гравитацией" или "антигравитацией", темная энергия приводит к тому, что в глобальном масштабе фотон после подобного "спуска" и "подъема" будет обладать несколько большим количеством энергии, чем изначально. Все это приводит к тому, что на карте WMAP появляются "горячие" пятна, соответствующие скоплениям гравитирующих масс - галактикам.
Ожидаемая энергетическая добавка от отдельного скопления масс не превышает одной миллионной, поэтому исследователи смогли получить ощутимый эффект, только пронаблюдав достаточно большое количество галактик, объясняет Альберт Стеббинс (Albert Stebbins), ученый из Лаборатории Ферми. Результаты подтверждают, что темная энергия проявляется и на относительно малых скоплениях масс: всего лишь 100 млн световых лет в поперечнике (хотя первоначально эффекты, связанные с темной энергией, наблюдались в шкале порядка 10 млрд световых лет). Уникальная особенность данных SDSS - способность получить точные расстояния до всех галактик путем фотографического анализа их фотометрических красных смещений. Получилось, что сила воздействия этого новооткрытого эффекта на реликтовые фотоны растет как функция возраста Вселенной. Возможно, в будущем можно будет даже уточнить природу темной энергии с помощью подобных измерений.
Правда, в это новое доказательство в пользу существования искомой "квинтэссенции" заложено одно критически важное предположение: считается, что наше пространство в целом является "плоским", а не изогнутым. Но есть веские причины и вполне убедительные эмпирические данные, чтобы поверить в то, что наш мир и на самом деле "плоский".
На иллюстрации:
Карта всего неба, отображающая интенсивность "самого древнего света" во Вселенной. Цвета обозначают мельчайшие колебания температуры реликтового излучения. "Самые теплые" места видятся красными пятнами, самые "прохладные" - синими. Овальная форма картинки - это проекция, на которой показаны оба небесных полушария; подобно этому и земной шар может быть представлен как овал. Изображение NASA/WMAP с сайта www.gsfc.nasa.gov.
Источники:
Dark Energy's Shadow: Sloan Digital Sky Survey detects physical evidence for Dark Energy - Sloan Digital Sky Survey
Physical Evidence for Dark Energy - arXiv
Direct evidence found for dark energy: Mysterious force of cosmic acceleration marked Big Bang's afterglow - Nature
Big Bang afterglow reveals dark energy's repulsion - New Scientist
Обсудить
Дословно
Доктор Райн Скрэнтон (Ryan Scranton)
(О новом независимом доказательстве существования темной энергии)
В плоской Вселенной эффект, который мы наблюдаем, возможен только в том случае, если Вселенная заполнена темной энергией. Если бы Вселенная состояла только из обычного и темного вещества и при этом была "плоской", подобного эффекта не могло бы быть.
Джон Бахкол (John Bahcall)
(о "портрете" юной Вселенной, нарисованном с помощью зонда WMAP)
Представленные результаты напоминают морфинг портрета младенца, которому от роду 12 часов, в лицо 50-летнего взрослого...
Мы живем в неправдоподобной, сумасшедшей Вселенной. Однако она позволила нам определить ее характеристики, и мы теперь их знаем... Еще до обнародования данных WMAP астрономы и физики представили нашему вниманию очень неправдоподобную картину Вселенной. Она имела крошечную долю... обычного вещества, скромную долю темной материи (независимо от того, что это вообще собой представляет) и подавляющее количество темной энергии, которая вообще является каким-то невиданным зверем. Я должен признать, что очень сомневался в реальности этой картины. Но результаты WMAP убедили меня... Каждый астроном будет помнить, когда он впервые услышал об этих результатах. Объявленное сегодня... представляет космологии право считаться уже не набором предположений, а точной наукой.
Статьи по теме
Темная энергия уходит в тень: получено новое свидетельство существования антигравитации
Астрономы Слоановского цифрового обзора неба объявили о получении еще одного независимого свидетельства существования таинственной темной энергии. Исследователи нашли своеобразный отпечаток темной энергии (или, как они называют это явление, "тень" темной энергии) путем изучения корреляций между изображениями миллионов галактик, полученных в ходе реализации программы SDSS, и картой распределения вариаций температуры реликтового излучения, "нарисованной" зондом WMAP.
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
"Частица бога" не откроет тайну американцам
Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).
"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".
Большой взрыв руками физиков-ядерщиков: подтверждено получение кварк-глюонной плазмы
Недавние контрольные эксперименты добавили уверенности "творцам Большого взрыва" из Брукхэвена: похоже, им действительно удалось получить кварк-глюонную плазму - то есть материю, находящуюся в принципиально новом состоянии. Согласно современным теориям, кварк-глюонная плазма существовала только в первые 10-5 с после Большого взрыва. Когда-то предрекали, что подобные эксперименты могут привести чуть ли не к концу всей нашей Вселенной или, по меньшей мере, к формированию микроскопической черной дыры, которая затем затянет внутрь себя все, до чего сможет дотянуться.
Копейкина опровергают американцы, но Эйнштейн пока не пострадал
Альберт Эйнштейн, возможно, был прав, постулировав, что скорость гравитации равна скорости света, но вопреки заявлению Копейкина и Фомалонта, сделанному ими в самом начале этого года, это положение все еще не доказано экспериментально. Очередной удар по позициям нашего соотечественника Сергея Копейкина нанесли специалисты из Лаборатории Беркли.
Впервые удалось измерить скорость гравитации
Впервые с приемлемой точностью удалось измерить скорость гравитации. Измерялось небольшое видимое изменение позиции квазара, вызванное изгибом пути радиоволн от этого источника в поле тяготения Юпитера. Результат важен с точки зрения "закрытия" некоторых вариантов современных теорий и поддержки других - он связан с космологическими теориями множественных вселенных и так называемой теории струн или суперструн.
Вселенная во власти "темной энергии": новое доказательство
Наблюдения за отдаленными квазарами показывают, что основная часть энергии во Вселенной содержится в форме таинственной "темной энергии". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности.
Постоянство гравитационной постоянной G под сомнением
Новый эксперимент швейцарских физиков, поставленный для уточнения значения гравитационной постоянной G, прибавил весомости довольно спорной теории, согласно которой на силу гравитации оказывает влияние магнитное поле Земли.
Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн
Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.
Физики надеются обнаружить изменение фундаментальных констант со временем
Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Неуловимая темная материя блуждает как пьяный матрос
До недавнего времени предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные "темные" спутниковые галактики.
Найдены "голые" галактики, лишенные "шубы" из темной материи
Три "голые" галактики, не окруженные темной материей, были найдены международной группой астрономов. Открытие наносит серьезный удар по убеждению, долгое время царившему в умах астрофизиков, согласно которому все галактики окружены скрытыми "темными" ореолами. Ученые приходят к мысли, что некий таинственный фактор в эволюции галактик "раздевает" их, лишает темного вещества.
Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP
Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.
Обнаружена первая реликтовая звезда - едва ли не ровесница Вселенной
Международная группа исследователей обнаружила в нашей Галактике реликтовую звезду, сохранившуюся с самых ранних времен существования нашей Вселенной. Доказательством ее древности служит рекордно низкое содержание металлов в ее атмосфере.
Новости по теме
