Кредит за изображение: Чандра
Тъмна енергия. Съществува ли той и какви са неговите свойства? Използвайки изображения от галактически клъстери от рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА, астрономите са приложили мощен, нов метод за откриване и изследване на тъмната енергия. Резултатите предлагат интригуващи улики за природата на тъмната енергия и съдбата на Вселената. Център „Маршал“ управлява програмата „Чандра“.
Снимка: Композитно изображение на галактическия клъстер Abell 2029 (оптично: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; рентгеново: НАСА / CXC / IoA / S.Allen и др.)
Астрономите са открили и изследвали тъмната енергия, като са използвали мощен, нов метод, който използва изображения на галактически клъстери, направени от рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА. Резултатите проследяват прехода на разширяването на Вселената от забавяща се към ускоряваща се фаза преди няколко милиарда години и дават интригуващи улики за естеството на тъмната енергия и съдбата на Вселената.
„Тъмната енергия е може би най-голямата загадка във физиката“, казва Стив Алън от Института по астрономия (IoA) в Кембриджския университет в Англия и ръководител на проучването. „Като такъв е изключително важно да се направи независим тест за неговото съществуване и свойства.“
Алън и неговите колеги използваха Чандра за изследване на 26 клъстера от галактики на разстояния, съответстващи на леките времена на пътуване между един и осем милиарда години. Тези данни обхващат времето, когато Вселената се забави от първоначалното си разширяване, преди да се ускори отново поради отблъскващия ефект на тъмната енергия.
„Ние директно виждаме, че разширяването на Вселената се ускорява чрез измерване на разстоянията до тези галактически клъстери“, казва Анди Фабиан също от IoA, съавтор на изследването. Новите резултати от Чандра предполагат, че плътността на тъмната енергия не се променя бързо с времето и дори може да бъде постоянна, в съответствие с концепцията за „космологична константа“, въведена за първи път от Алберт Айнщайн. Ако е така, Вселената се очаква да продължи да се разширява завинаги, така че след много милиарди години само малка част от известните галактики ще бъде наблюдавана.
Ако плътността на тъмната енергия е постоянна, ще се избегнат по-драматични съдби за Вселената. Те включват "Големия разрив", където тъмната енергия се увеличава, докато галактиките, звездите, планетите и евентуално атомите в крайна сметка се разкъсат. „Големият крах“, където Вселената в крайна сметка се срива върху себе си, също би бил изключен.
Сондата на Чандра за тъмна енергия разчита на уникалната способност на рентгеновите наблюдения да откриват и изучават горещия газ в галактически клъстери. От тези данни може да се определи съотношението на масата на горещия газ и масата на тъмната материя в клъстер. Наблюдаваните стойности на газовата фракция зависят от предполагаемото разстояние до клъстера, което от своя страна зависи от кривината на пространството и количеството тъмна енергия във Вселената.
Тъй като галактическите клъстери са толкова големи, се смята, че представляват справедлива извадка от съдържанието на материята във Вселената. Ако е така, тогава относителните количества горещ газ и тъмна материя трябва да бъдат еднакви за всеки клъстер. Използвайки това предположение, Алън и колегите му коригираха скалата на разстоянието, за да определят кой от тях отговаря най-добре на данните. Тези разстояния показват, че разрастването на Вселената първо се забавя, а след това започва да се ускорява преди около шест милиарда години.
Наблюденията на Чандра са съгласни с резултатите от свръхновата, включително тези от космическия телескоп Хъбъл (HST), който за пръв път показа ефекта на тъмната енергия върху ускоряването на Вселената. Резултатите от Чандра са напълно независими от техниката на свръхнова - както по дължина на вълната, така и от наблюдаваните обекти. Подобна независима проверка е крайъгълен камък на науката. В този случай помага да се разсеят всички останали съмнения, че техниката на свръхновата е недостатъчна.
„Нашият метод на Чандра няма нищо общо с други техники, така че определено не сравняват бележките, така да се каже“, казва Робърт Шмид от Потсдамския университет в Германия, друг съавтор на изследването.
По-добри ограничения за количеството на тъмната енергия и как тя варира с времето се получават чрез комбиниране на резултатите от рентгеновите лъчи с данни от NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), която използва наблюдения на космическото микровълново фоново лъчение, за да открие доказателства за тъмната енергия в много ранната Вселена. Използвайки комбинираните данни, Алън и неговите колеги откриха, че тъмната енергия представлява около 75% от Вселената, тъмната материя - около 21%, а видимата - около 4%.
Алън и неговите колеги подчертават, че несигурността в измерванията е такава, че данните са в съответствие с тъмната енергия с постоянна стойност. Настоящите данни на Чандра обаче позволяват възможността плътността на тъмната енергия да се увеличава с времето. По-подробните проучвания с Chandra, HST, WMAP и с бъдещата мисия Constellation-X трябва да осигурят много по-точни ограничения на тъмната енергия.
„Докато не разберем по-добре космическото ускорение и природата на тъмната енергия, не можем да се надяваме да разберем съдбата на Вселената“, заяви независимият коментатор Майкъл Търнър от Чикагския университет.
Екипът, провеждащ изследването, включва също Харалд Ебелинг от Университета на Хаваите и покойният Леон ван Шпейброк от Харвард-Смитсонския център за астрофизика. Тези резултати ще се появят в предстоящ брой на Месечните известия на Кралското дружество за астрономия.
Центърът за космически полети „Маршал“ на НАСА, Хънтсвил, Алауа, управлява програмата „Чандра“ за офиса на космическата наука на НАСА, Вашингтон. Northrop Grumman от Redondo Beach, Калифорния, преди TRW, Inc., беше основният изпълнител за развитие на обсерваторията. Смитсоновската астрофизична обсерватория контролира науката и полетните операции от рентгенологичния център Чандра в Кеймбридж, Масачузетс.
Допълнителна информация и изображения са достъпни на:
http://chandra.harvard.edu/
и
http://chandra.nasa.gov/
Оригинален източник: NASA News Release
