Ситуация с темной энергией прояснилась

Темная энергия расталкивает все это великолепие галактик.
Фото Reuters

Темная энергия – самая загадочная субстанция нашего мира – все-таки существует и расталкивает вещество Вселенной, придавая ему постоянное ускорение. В недавнем номере британского журнала «Ежемесячные заметки Королевского астрономического общества» появилось сообщение международной группы астрофизиков о проведенных ими двух независимых исследованиях, подтверждающих ее существование.

Сам термин «темная энергия» появился в 1998 году, когда, наблюдая за сверхновыми звездами, астрономы вдруг заметили, что они разлетаются с ускорением, так, как будто их расталкивает какая-то сила, по своей природе противоположная гравитации. Природа ее неясна, тем не менее она доминирует во Вселенной, сосредоточив в себе 74% всей ее энергии. Еще 22% энергии заключено в темной материи – тоже очень загадочной субстанции, но про нее хотя бы предположительно известно, что она состоит из неких слабовзаимодействующих частиц, куда более неуловимых, чем нейтрино, и до сих пор уверенно не обнаруженных. Получается, что нормальная материя, состоящая из доступных нашему восприятию элементарных частиц, – редкость в нашем мире, потому что заключенная в ней энергия составляет всего 4%.

Что такое темная энергия, на сегодня никто не знает – пока пасуют и ученые, и фантасты. Павел Амнуэль, израильский астрофизик, больше известный как автор многих научно-фантастических произведений, то есть человек, соединяющий в себе обе эти ипостаси, в разговоре с обозревателем «НГ» заявил по этому поводу: «Насколько я понимаю ситуацию, никто сейчас не скажет, что такое темная энергия – новый вид взаимодействия или свойство пространства-времени, или еще что-то. Все – спекуляции, не больше. Толковых гипотез нет (не могу назвать идею нового вида взаимодействия толковой гипотезой, поскольку ничего об этом виде взаимодействия не известно, кроме того, что оно заставляет Вселенную ускоренно расширяться, а это значит – ничего не сказать). Поэтому о темной энергии можно говорить все что угодно, пару лет назад я на эту тему фантастическую повесть написал. И смею сказать, что идеи, которые есть в приличных астрофизических журналах, ничем не лучше той, что в повести. Все ждут новых наблюдений, которые, возможно, смогут продемонстрировать какие-то специфические качества темной энергии, которые можно было бы включить в теоретическое рассмотрение и сказать что-то более конкретное».

По мнению Амнуэля, «пока все (ну, не все, конечно, но большинство) сходятся на том, что темная энергия – аналог космологической постоянной, которую в свое время ввел Эйнштейн в космологические уравнения, поскольку получалось из уравнений, что мироздание должно или расширяться, или сжиматься, а в 1917 году все были уверены, что со Вселенной ничего такого не происходит. Ну, с уравнениями-то разобраться можно, космологическую постоянную вернули и назвали темной энергией, но физический смысл как не был понятен еще во времена Эйнштейна, так и сейчас непонятен».

Эту непонятную субстанцию и пытались изучить астрофизики, в течение пяти лет наблюдая за разлетающимися галактиками с помощью работающей в ультрафиолете космической обсерватории NASA Galaxy Evolution Explorer (GALEX) и англо-австралийского наземного телескопа в Сайдинг Спринг Маунтин (Австралия).

Если наблюдения за сверхновыми типа 1а основывались на том, что все они светят примерно одинаково, а значит, расстояние до них можно рассчитывать по их яркости (чем дальше, тем тусклее), то здесь репером служило расстояние между парами галактик. Согласно сегодняшним теориям, звуковые волны, распространявшиеся в релятивистской плазме молодой Вселенной, привели к появлению этих пар, находящихся друг от друга на расстоянии примерно 490 тыс. световых лет. Зная эту величину, можно было определить расстояние до той или иной пары галактик.

Исследовав около 200 тыс. таких галактик, ученые измерили, с каким ускорением они разбегаются, и пришли к выводу – да, темная энергия существует, что бы она собой ни представляла. Заодно была отвергнута, кажется, уже последняя альтернативная гипотеза, согласно которой никакой темной энергии на свете нет, а есть специфическая особенность гравитационного взаимодействия, из-за которой массивные тела на близких расстояниях притягиваются друг к другу, а вот на очень дальних – отталкиваются.

Австралийский астрофизик Крис Блейк, возглавляющий это исследование, заявляет, что результаты их наблюдений подтверждают версию, по которой темная энергия, как и предполагал Альберт Эйнштейн, есть космологическая постоянная. «Если бы галактики расталкивались гравитацией, мы бы не увидели такого постоянства во времени этой силы», – пояснил он.

Второе, независимое от первого подтверждение существования темной энергии, можно получить, изучая скорость, с которой растут галактические кластеры. Эти скопления своей гравитацией постоянно притягивают к себе новые галактики, но на таких расстояниях уже начинает работать темная энергия – противодействуя гравитации, она замедляет рост кластеров, что позволяет ученым количественно оценить силу расталкивания.

Теперь темная энергия с полным правом вошла в список мировых констант. И если первые несколько миллиардов лет после Большого взрыва миром управляла гравитация, то потом, с увеличением расстояний между галактиками, на первое место вышла темная энергия. Сегодня именно она формирует Вселенную.