За словами космологів, які працюють над тим, щоб зрозуміти таємниче «щось», що змушує Всесвіт розширюватися, — з нами Сила. Її назва? Темна енергія. І виявилося, що вона присутня скрізь протягом всієї космічної історії.
Астрономи з 1920-х років знають, що Всесвіт розширюється. Це розуміння бере початок від революційних спостережень Едвіном Габблом особливих зір в галактиці Андромеди. І астрономія розвивалася протягом багатьох років, використовуючи це розширення для вимірювання відстаней та інших параметрів у космосі. Потім, у 1998 році, сталося неочікуване. Астрономи виявили, що космічне розширення прискорюється.
Винуватець? Це зовсім не зрозуміла сила темної енергії, яку неможливо побачити, але з ефектами, які можна виявити. Деякі пояснюють це як властивість простору, яка змушує Всесвіт розширюватися все швидше й швидше. Інші припускають, що це якась нова субстанція або поле, які заповнюють простір, але впливають на розширення Всесвіту. Це також може бути щось, що не відповідає нашим поточним теоріям гравітації. Існують уявлення, що нова теорія гравітації може пояснити феномен темної енергії.
Досі немає єдиної думки щодо того, яка з цих теорій правильна. Однак відкриття прискореного розширення Всесвіту негайно викликало купу запитань, наприклад, коли швидкість розширення прискорилася? Вона теж зміниться? Чи була швидкість однаковою всюди у Всесвіті за весь час?
Ця діаграма показує зміни у швидкості розширення з моменту народження Всесвіту майже 15 мільярдів років тому. Що похиліша крива, то вища швидкість розширення. Крива помітно змінилася приблизно 7,5 мільярдів років тому, коли об’єкти у Всесвіті почали розлітатися з більшою швидкістю. Астрономи припускають, що вищу швидкість розширення можна пояснити дією сили, яку називають «темна енергія». Вона спричиняє прискорене розтягування простору між галактиками. Авторські права на зображення: NASA/STSci/ Ann Feild. Фото з сайту www.universetoday.com.
Темна енергія, eROSITA та скупчення галактик
Щоб відповісти на ці запитання, група дослідників використала прилад під назвою eROSITA, щоб розглянути певну підмножину скупчень галактик у часі. eROSITA — це основний чутливий до рентгенівського випромінювання інструмент на облавку космічного апарата «Спектр–Рентген–Гамма» (Spectrum-Roentgen-Gamma, SRG), запущеного в 2019 році. (Нині місія закрита через війну, яку Росія веде проти України). Одне із завдань місії — повний огляд всього неба в діапазоні рентгенівських променів середньої енергії (до 10 кеВ). Дані, отримані від eROSITA, мають допомогти дослідити природу та всюдисущість темної енергії через вивчення до 100 000 скупчень галактик і речовини між ними. Інструмент також спостерігав затемнені чорні діри в галактиках і джерела рентгенівського випромінювання, починаючи від молодих зір і наднових до подвійних рентгенівських систем.
Група астрономів з Тайванського і Мюнхенського (Людвіга—Максиміліана) університетів використали дані огляду eROSITA (Final Equatorial Depth Survey, eFEDS), отримані перед зупинкою роботи приладу, щоб охарактеризувати близько 500 скупчень галактик із малою масою. Це одна із найбільших таких вибірок, і прилад «побачив» скупчення за останні десять мільярдів років. Це приблизно 3/4 віку Всесвіту.
Об’єднання даних для вимірювання віддалених скупчень галактик
Наукова група поєднала дані eFEDS з оптичними даними, отриманими за допомогою приймача Hyper Suprime-Cam, який встановлено на телескопі Subaru («Субару») на Гаваях. Дослідники використала об’єднані дані, щоб охарактеризувати скупчення галактик в eFEDS і виміряти їхні маси за допомогою слабкого гравітаційного лінзування. Ця комбінація дала змогу виконати перше космологічне дослідження з використанням скупчень галактик, виявлених eROSITA.
Космологи давно припускали, що темна енергія становить приблизно 68% енергії Всесвіту. Цей новий результат «збільшує» це значення. По суті, наукова група показала, що темна енергія становить близько 76% загальної щільності енергії у Всесвіті.
Аналіз показує, що розподіл темної енергії також досить однорідний у просторі та постійний у часі. «Наші результати також добре узгоджуються з іншими незалежними вимірюваннями, такими як попередні дослідження скупчень галактик, а також ті, що використовують слабкі гравітаційні лінзи та космічний мікрохвильовий фон», — сказав Себастьян Бокке (Sebastian Bocquet) з Мюнхенського університету.
Скупчення галактик і темна енергія
Темна енергія — це «слизька» концепція, яку важко довести. Звісно, астрономи знають, що вона існує і впливає на Всесвіт. І вони кажуть, що це забезпечує свого роду «антигравітацію», яка відштовхує об’єкти один від одного. Це також сповільнює або навіть зупиняє формування великих об’єктів, таких як скупчення галактик. Отже, якщо темна енергія діяла у всьому Всесвіті протягом усього часу, то вона впливала на те, де і як утворилися такі структури, як скупчення галактик.
Знання цього дає астрономам інструмент, який вони можуть використовувати для оцінки цієї сили. «Ми можемо багато чого дізнатися про природу темної енергії, обчислюючи кількість скупчень галактик, утворених у Всесвіті як функцію часу, або на підставі спостережень як функцію червоного зміщення», — сказав Маттіас Кляйн (Matthias Klein) з Мюнхенського університету Людвіга—Максиміліана.
У статті наукова група вказує на те, що кількість скупчень галактик у Всесвіті можна використовувати як ще один спосіб дослідити природу темної енергії. Дослідження eROSITA є міні-дослідженням цих скупчень. Поточна робота є «доказом концепції» для методу, який, як вони сподіваються, може бути застосований у більших дослідженнях скупчень галактик для подальшого вивчення впливу темної енергії в часі та просторі.
За інф. з сайту www.universetoday.com
