№ 5 (14)

Декабрь – февраль

Russian Traveler №5(14) 2024

Новые расчеты показывают, что большая часть Вселенной состоит из темной энергии

Фото: NASA

Скопления галактик, такие как Abell 370, изображенные здесь, могут содержать от сотен до тысяч гравитационно связанных галактик

Больше трети!

Новое измерение Вселенной подтвердило, что темная энергия составляет около 69 процентов от «суммы всего сущего». Оставшийся 31 процент – это лишь то, что мы видим.

Темную энергию не стоит путать с темной материей, хотя они обе озадачивают ученых. Темная материя – таинственный «гравитационный полтергейст», ответственный за движения и эффекты, которые в настоящее время наука не может объяснить чем-то иным, кроме как её воздействием.

«Космологи полагают, что только около 20 процентов всей материи состоит из обычной, или «барионной» материи – в неё входят звезды, галактики, атомы и все живое. Около 80 процентов состоит из темной материи, загадочная природа которой еще не известна, но может состоять из некоторых еще не открытых субатомных частиц», – считает Мохамед Абдулла, астроном из Национального исследовательского института астрономии и геофизики в Египте.

Но что такое темная энергия? Мы называем так всё, что движет ускоряющимся расширением Вселенной. Повторные измерения показали, что она составляет большую часть материи-энергии Вселенной – примерно 70 процентов.

Скорость расширения Вселенной до сих пор было чрезвычайно сложно определить, но есть много веских причин, по которым ученые хотят это сделать. Сужение плотности материи и энергии Вселенной могло бы помочь ученым выяснить, что такое темная энергия, как она повлияла на расширение Вселенной на сегодняшний день и что может произойти в будущем: расширение Вселенной или сжатие.

Как удалось узнать, что наша Вселенная большей частью состоит из темной энергии? Чтобы выяснить, сколько её в космосе, ученые исследуют скопления галактик. Они состоят из материи, которая стягивалась под действием гравитации на протяжении всей жизни Вселенной – около 13,8 миллиардов лет. Сравнивая количество галактик в скоплении и их массу с результатами численного моделирования, ученые могут рассчитать пропорции материи и энергии.

«Поскольку современные скопления галактик образовались из материи, которая коллапсировала в течение миллиардов лет под действием собственной гравитации, количество наблюдаемых в настоящее время скоплений, так называемых изобилий скоплений, очень чувствительно к космологическим условиям и, в частности, к общему количеству материи», – Джиллиан Уилсон, астроном из Калифорнийского университета.

Но поскольку большая часть массы галактик обеспечивается темной материей, напрямую измерить массу скопления галактик сложно. Вместо этого исследователи определили массу скоплений галактик в своей базе данных и тщательно проанализировали их с помощью метода GalWeight, чтобы убедиться, что каждое из них включает только скопления галактик, подсчитав количество галактик в каждом. Поскольку в более массивных скоплениях содержится больше галактик, исследователи решили оценить общую массу каждого из их выборочных скоплений.

Затем они выполнили численное моделирование для создания скоплений галактик с переменными пропорциями темной энергии и материи. Модели, которые наиболее точно соответствовали наблюдаемым скоплениям галактик, соответствовали параметрам Вселенной, состоящей на 31 процент из темной материи. Соответственно, все остальное принадлежало тёмной энергии.

Эти результаты хорошо согласуются с другими измерениями плотности материи и энергии Вселенной, что позволяет предположить, что ученые очень близки к ее точному определению.