Наименованието „тъмна енергия“ е просто заместител на силата - каквато и да е тя, която кара Вселената да се разширява. Нови наблюдения на няколко променливи звезди на Цефеид от космическия телескоп Хъбъл усъвършенстват измерването на сегашната скорост на разширение на Вселената до точност, при която грешката е по-малка от пет процента. Новата стойност за скоростта на разширение, известна като константата на Хъбъл, или H0 (след Едуин Хъбъл, който за първи път измерва разширяването на Вселената преди близо век), е 74,2 километра в секунда на мегапарсек (граница на грешка от ± 3,6). Резултатите се съгласуват тясно с по-ранно измерване, получено от Хъбъл, 72 ± 8 км / сек / мегапарсек, но сега са повече от два пъти по-точни.
Измерването на Хъбъл, проведено от екипа на SHOES (Supernova H0 за уравнението на държавата) и ръководено от Адам Риес, от Научния институт за космически телескопи и от университета Джон Хопкинс, използва редица усъвършенствания, за да оптимизира и засили изграждането на космическа „Дистанционна стълба“, дълъг милиард светлинни години, която астрономите използват за определяне на скоростта на разширяване на Вселената.
Наблюдения на Хъбъл върху пулсиращите променливи Цефеид в близкия маркер за космическа миля, галактиката NGC 4258 и в галактиките-домакини на скорошни свръхнове, директно свързват тези индикатори за разстояние. Използването на Хъбъл за преодоляване на тези стълбове в стълбата елиминира систематичните грешки, които почти неизбежно се въвеждат чрез сравняване на измервания от различни телескопи.
Рис обяснява новата техника: „Това е като измерване на сграда с дълга лента, вместо да местим дворна клечка в края. Избягвате да смесвате малките грешки, които правите всеки път, когато премествате мерника. Колкото по-висока е сградата, толкова по-голяма е грешката. “
Лукас Макри, професор по физика и астрономия в Тексас A&M и значителен принос за резултатите, каза: „Цефеидите са основата на дистанционната стълбица, тъй като периодите им на пулсация, които се наблюдават лесно, корелират пряко със светимостта им. Друго усъвършенстване на нашата стълбица е фактът, че ние наблюдавахме Цефеидите в близките инфрачервени части на електромагнитния спектър, където тези променливи звезди са по-добри показатели на разстоянието, отколкото при оптични дължини на вълната. "
Тази нова, по-точна стойност на константата на Хъбъл беше използвана за тестване и ограничаване на свойствата на тъмната енергия, формата на енергия, която произвежда отблъскваща сила в космоса, което кара скоростта на разширение на Вселената да се ускорява.
Чрез скоба в историята на разширяването на Вселената между днешния ден и когато Вселената е била едва на около 380 000 години, астрономите са успели да поставят ограничения върху естеството на тъмната енергия, която причинява разширяването да се ускори. (Измерването за далечната, ранна вселена е получено от колебанията в космическия микровълнов фон, както е разрешено от NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP, през 2003 г.)
Резултатът им съответства на най-простата интерпретация на тъмната енергия: че тя е математически еквивалентна на хипотезираната космологична константа на Алберт Айнщайн, въведена преди век, за да натисне върху космическата тъкан и да предотврати разпадането на Вселената под теглото на гравитацията. (Айнщайн обаче премахна константата, след като разширението на Вселената беше открито от Едвин Хъбъл.)
"Ако поставите в кутия всички начини, по които тъмната енергия може да се различава от космологичната константа, тази кутия сега ще бъде три пъти по-малка", казва Риес. „Това е напредък, но все още ни предстои дълъг път, за да определим естеството на тъмната енергия.“
Въпреки че космологичната константа е била замислена от много отдавна, наблюдателни доказателства за тъмната енергия се появяват едва преди 11 години, когато две изследвания, едното ръководено от Риес и Брайън Шмид от обсерваторията Маунт Стромло, а другото от Саул Перлмутер от Лоурънс Бъркли Национална лаборатория, открила тъмната енергия независимо, отчасти с наблюдения на Хъбъл. Оттогава астрономите преследват наблюдения, за да характеризират по-добре тъмната енергия.
Подходът на Риес за стесняване на алтернативните обяснения за тъмната енергия - дали тя е статична космологична константа или динамично поле (като отблъскващата сила, която предизвика инфлацията след големия удар) - е за по-нататъшно усъвършенстване на измерванията на историята на разширяването на Вселената.
Преди Хъбъл да бъде лансиран през 1990 г., оценките на константата на Хъбъл варират с коефициент два. В края на 90-те години ключовият проект за космически телескоп Хъбъл на скалата за екстрагалактично разстояние прецизира стойността на константата на Хъбъл до грешка от едва около десет процента. Това беше постигнато чрез наблюдение на променливите на Цефеид при оптични дължини на вълните на по-големи разстояния от получените преди и сравняването им с подобни измервания от наземните телескопи.
Екипът на SHOES използва близката инфрачервена камера и многообектния спектрометър на Hubble (NICMOS) и разширената камера за проучвания (ACS), за да наблюдава 240 променливи звезди на Cepheid в седем галактики. Една от тези галактики беше NGC 4258, чието разстояние беше много точно определено чрез наблюдения с радио телескопи. Останалите шест галактики наскоро бяха домакини на свръхнове тип Ia, които са надеждни индикатори за разстояние за още по-далечни измервания във Вселената. Свръхновите тип Ia експлодират с почти същото количество енергия и затова имат почти еднаква вътрешна яркост.
Наблюдавайки Цефеиди с много сходни свойства при близо инфрачервена дължина на вълната във всичките седем галактики и използвайки един и същ телескоп и инструмент, екипът успя по-точно да калибрира светимостта на свръхновите. С мощните възможности на Хъбъл, екипът успя да заобиколи някои от най-треперещите стълбове по предходната стълба на разстоянието, включващи несигурност в поведението на Цефеидите.
В крайна сметка Риес би искал да види константата на Хъбъл рафинирана до стойност с грешка не повече от един процент, за да постави още по-строги ограничения върху решенията на тъмната енергия.
Източник: Научен институт за космически телескопи
