Красное смещение пошло на рекорд

Скоро исполнится 100 лет с того момента, как американский астроном Эдвин Хаббл установил, по определению словарей, «закономерность разлета галактик». Физики назвали этот эффект «красное смещение» (Red shift). Это проявление эффекта Кристиана Доплера. Этот австрийский физик еще в XIX веке установил, что длина волны удаляющегося от наблюдателя волнового источника увеличивается, свидетельствуя об уменьшении энергии.

Развитие Вселенной после Большого взрыва и начальной стадии «раздувания» исходной плазмы: MOSEL – мультиобъектная спектроскопия эмиссионных линий.  Иллюстрация Physorg

Инфракрасное излучение хорошо тем, что в силу малой энергии его кванты-фотоны практически не взаимодействуют с материей Вселенной. Поэтому ИК-излучение и доходит до нас из ее глубин. По этой причине на телескоп «Магеллан» с шестиметровым зеркалом, находящимся в пустыне Атаками на севере Чили, астрофизики парижского Университета Кюри и их коллеги в Мичиганском университете установили WINERED. Эта аббревиатура может в первом «приближении» обмануть. Но на самом деле она расшифровывается как «теплый инфракрасный спектрограф экстремальной детекции».

Этот инструмент позволил представить результаты не только астрономических, но и космологических исследований, вызывающих большой интерес специалистов, связанный с карликовыми сфероидальными галактиками LeoV и Tucana II. В этом авторам исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, помог анализ доплеровского смещения после отсечения фонового излучения.

Открытие разбегания галактик вследствие расширения Вселенной и СМВ, а также черных дыр и их сверхмассивных вариантов шло на фоне дискуссий о реальности предложенной концепции существования темных материи и энергии. По мнению астрофизиков, именно невидимая материя ответственна за экспансию (экспоненциальное расширение) пространства. В последние 2–3 млрд лет этот процесс только ускорился. WINERED как раз и призван внести ясность в вопрос о природе темной материи, составные элементы которой должны распадаться, придавая энергию двум упомянутым галактикам.

Дело в том, что образование звезд, по-видимому, управляется темной энергией. Она свидетельствует в пользу того, что после Большого взрыва материи возникло значительно больше, чем антиматерии. Авторы обозначили пределы массы ее частиц 1,8–2,7 электронвольта и время существования 10–22 с. Частицы они обозначили как «подобные аксионам» (Axionlike). Аксионы, как считается, существуют вне пределов так называемой Стандартной модели. В свою очередь, правомерность этой модели была подтверждена после открытия бозона Хиггса, придающего массу всем частицам во Вселенной.

Некоторые ученые считают, что частицы правильно было бы назвать WIMP’ы, или слабо (weakly) взаимодействующие массивные частицы. Кстати, этот вариант названия был предложен еще полвека назад. Как бы там ни было, проявление их масс-энергии в оптических решетках (optical lattices) увидели недавно сотрудники университетов в Ганновере, Инсбруке и штата Колорадо в г. Боулдер. Ученые считают, что зарегистрировать эти манифестации загадочных частиц позволило взаимодействие фотонов с гравитационным полем Земли, приводящим к красному смещению.

Тем временем телескоп «Уэбб» с помощью инфракрасного инструмента обнаружил удаленную галактику, в которой идет образование звезд (телескоп насчитал их не менее полумиллиарда). В этом не было бы ничего удивительного, если бы величина ее красного смещения не превышала 14! До запуска телескопа на орбиту рекордным считалось красное смещение с параметром 8. Галактику, в которой лишь несколько миллионов лет назад шло формирование исходных звезд, астрономы Аризонского университета в г. Туксоне назвали JADES.