Космонавтика, исследование космоса

[gog]

До решения загадки темной энергии один шаг?

Команда астрономов NASA и ЕКА хочет выяснить природу темной энергии совершенно новым методом: измерив свойства гравитационных линз в скоплении галактик Абель 1689 в созвездии Девы, которое имеет такую массу, что искажает траектории лучей света очень отдаленных галактик. Использование Hubble позволит астрономам реконструировать путь света от далеких галактик к Земле и оценить влияние темной энергии на геометрию пространства.
Звезды, планеты, облака пыли составляют лишь незначительную часть массы и энергии во Вселенной. Гораздо больше в ней загадочной темной материи, которая пронизана неизвестной нам темной энергией. Темная материя и энергия составляют около 95% массы Вселенной – это удалось выяснить после длительных расчетов их гравитационного воздействия на обычную материю. По мнению ученых, расклад вещества во Вселенной выглядит (очень приблизительно) следующим образом: обычное видимое вещество – 5%, нейтрино – до 3%, темная материя – 22%, темная энергия – 70%. Естественно, изучение ключевых элементов мироздания представляет собой важнейшую задачу, но с момента их открытия в 1998 году мы до сих пор не знаем практически ничего об основной части окружающего нас мира. И если темную материю еще можно представить как неизлучающие и не вступающие в электромагнитное взаимодействие частицы, то темная энергия все еще остается загадкой. А ведь ученые считают, что давление, оказываемое ею, заставляет Вселенную расширяться со все возрастающей скоростью.
Как мы узнали о темной энергии? Альберт Эйнштейн очень хотел сделать космологическую модель в общей теории относительности независимой от времени. Для этого он придумал некую постоянную "Λ". Для Энштейна она была формальностью, без смысла и содержания, он даже переживал, что "пустая" буква портит его красивые расчеты и считал ее своей самой большой научной ошибкой.
Однако через десятки лет выяснилось, что постоянная Хаббла (характеризует темп расширения Вселенной и равна примерно 70 км/(с·Мпк) меняется со временем. И объяснить это изменение можно только той самой "Λ", которую и стали называть темной энергией.
Работая с теорией относительности и проводя тысячи различных наблюдений и экспериментов, ученые выяснили странные свойства темной энергии. Основное удивительное открытие: она равномерно распределена по всей Вселенной – и в межгалактическом пространстве, и внутри звездного скопления ее строго одинаковое количество. Также темная энергия обладает антигравитационными свойствами (отрицательным давлением) - она расширяет саму себя и тем самым ускоряет и обычное вещество (отсюда и разбегание галактик).
В роли темной энергии может выступать вакуум, но есть гипотеза, что это некое сверхслабое поле, получившее название квинтэссенция. В общем, одни догадки и никаких достоверных данных.
"Геометрия, составляющие части (вещество и энергия) и развитие Вселенной тесно связаны между собой. Нужно изучить два элемента и тогда станет понятно устройство третьего", - объяснил один из авторов нового проекта Приамвада Натарьян (Priyamvada Natarajan). Метод ученых потребовал нескольких лет для создания многочисленных специализированных математических моделей и точных карт обычного и темного вещества в скопления Абель 1689.
Их расчеты и измерения Hubble в сочетании с данными других методов существенно повысят точность измерения свойств темной энергии. Что, возможно, в конечном итоге приведет к объяснению этого загадочного явления.

Гравитационная линза — массивное тело (планета, звезда) или система тел (галактика, скопление галактик), искривляющая своим гравитационным полем направление распространения излучения, подобно тому, как искривляет световой луч обычная линза.

На иллюстрации показано скопление галактик Abell 1689 с распределением массы гравитационной линзы (фиолетовая). Масса этой линзы состоит частично из обычной (барионной), а частично из темной материи. Искаженные линзой галактики хорошо видны по краям гравитационных линз. Характеристики изображения таких галактик зависят от распределения материи в линзе и соотношения геометрии линзы и удаленных галактик, так же как и от влияния темной энергии на геометрию Вселенной.