Новый эксперимент может разгадать тайны темной энергии

Звездные следы обретают форму вокруг телескопа Мейола в Аризоне

22 октября стало важным днем для исследователей из Аризоны, так как инструмент по исследованию темной энергии DESI достигнул «первого света». Это важное событие, ведь является большим скачком в возможностях точно определять дистанции к галактикам. А значит, ученые смогут составлять более детальные карты Вселенной. Кроме того, новый прибор позволит понять, что же за таинственное вещество составляет 70% космического пространства.

Ученые давно обеспокоены загадками темной материи. Известно, что галактики предпочитают существовать группами (от нескольких штук до десятков). Существуют также галактические скопления, включающие сотни и тысячи галактик.

Все это формирует масштабные структуры, способные простираться на сотни миллионов световых лет. Исследователям приходилось анализировать по галактике за раз, измеряя спектр света и определяя отпечатки некоторых химических элементов (водород, азот и кислород).

Эти химические подписи систематически смещаются к более длинным красным волнам из-за вселенского расширения. Впервые «красное смещение» обнаружил астроном Весто Слайфер, что позволило позже появиться закону Хаббла (отдаленные галактики убегают с большей скоростью). В итоге, пришли к выводу, что измерение красного смещения галактики позволяет определить ее дистанцию.

Появление первого специализированного телескопа по красным смещениям SDSS позволило проверить множество предположений. Этот прибор сумел измерить красные смещения для миллиона галактик, что помогло создать крупномасштабную карту структур Вселенной.

SDSS-карта. Каждая точка представляет собою галактику

Такие карты от SDSS включали в себя сотни сверхскоплений и привели к неожиданному обнаружению – темной энергии. Оказалось, плотность вселенской материи намного меньше, чем ожидали от реликтового излучения. А значит, должна существовать неизвестная субстанция (темная энергия), которая приводит к ускорению вселенского расширения.

Эту головоломку невероятно важно решить, потому что анализ показывает шокирующие выводы: 70% Вселенной занимает темная энергия. Проблема в том, что физики все еще не могут определить ее природу и форму.

Но есть парочка предположений. Некоторые полагают, что энергия вакуума наделена определенной ценностью – космической постоянной. Или же теория гравитации Эйнштейна окажется неполной, и тогда темная энергия – всего лишь ошибка в расчетах.

Здесь на помощь приходит новый инструмент DESI. Он примется за измерение десятков миллионов красных смещений галактик, что позволит охватить Вселенную на удаленности в 10 млрд. световых лет от нас. Таким образом, получится создать детальную карту космического пространства и изучить процесс формирования масштабных космических структур и роль темной энергии.

Например, DESI сможет понять, можно ли считать темную энергию космологической постоянной. Для этого он определить отношение давления, которым темная энергия влияет на Вселенную, к энергии на единицу объема. Если теория подтвердится, то для физиков эта новость окажется революционной и заставит переделывать теории.

DESI также сможет подтвердить или опровергнуть некоторые постулаты гравитационной теории Эйнштейна в больших масштабах. К тому же, прибор используют для проверки теории инфляции. DESI – лишь одна из миссий, которую задействуют в изучении темной энергии в следующем десятилетии. Поэтому ученые уверены, что вскоре получат долгожданные ответы.