Нове дослідження показало, що темна енергія рівномірно поширюється по всьому космосу

Нові результати свідчать про те, що темна енергія, таємнича сила, яка, очевидно, сприяє прискореному розширенню Всесвіту, розподіляється рівномірно в просторі та часі.

Висновки також краще обмежують, скільки енергії та вмісту матерії у Всесвіті припадає на темну енергію, заявила дослідницька група.

Вони дійшли висновків після аналізу спостережень за скупченнями галактик, зроблених рентгенівським приладом eROSITA, який шукає ці колекції галактик у всьому небі над Землею.

Скупчення галактик корисні для розуміння темної енергії, оскільки у великих масштабах ця дивна відштовхувальна «антигравітаційна» сила повинна пригнічувати формування величезних космічних структур. Це означає, що темна енергія визначає, як і де можуть формуватися скупчення галактик, найбільші об’єкти у Всесвіті.

«Ми можемо багато чого дізнатися про природу темної енергії, підраховуючи кількість скупчень галактик, утворених у Всесвіті, як функцію часу», — співавтор дослідження Матіас Кляйн, астрофізик з Мюнхенського університету Людвіга-Максиміліана в Німеччині (LMU), йдеться в повідомленні.

Фінальний огляд екваторіальної глибини eROSITA (eFEDS) виявив близько 500 скупчень галактик, що є одним із найбільших зразків скупчень галактик із малою масою, виявлених сьогодні. Спостережувані скупчення охоплюють приблизно останні 10 мільярдів років еволюції Всесвіту віком 13,8 мільярда років.

Дослідницька група поєднала спостереження eROSITA з оптичними даними стратегічної програми Hyper Suprime-Cam Subaru. Це дозволило провести перше космологічне дослідження з використанням скупчень галактик, виявлених eROSITA.

Потім результати дослідження порівняли з теоретичними прогнозами, підтвердивши, що темна енергія становить близько 76% загальної щільності енергії Всесвіту. Отримані дані також свідчать про те, що ця щільність енергії однорідна в просторі та постійна в часі.

Результати команди добре узгоджуються з іншими незалежними підходами до дослідження темної енергії, такими як попередні дослідження скупчень галактик, а також ті, що використовують вплив гравітації на світло, що називається слабким гравітаційним лінзуванням. Проте, хоча нові відкриття проливають більше світла на темну енергію, ця сила залишається загадкою, до якої фізики прагнуть докопатися.

Чому темна енергія така проблематична?

У 1920-х роках американський астроном Едвін Хаббл провів спостереження за далекими галактиками, які показали, що вони віддаляються від нас. Крім того, чим далі лежить галактика, тим швидше вона віддаляється, що змусило вчених виявити, що Всесвіт розширюється.

Це було досить шокуюче, перевернувши загальноприйняту думку того часу, що Всесвіт існував у стабільному стаціонарному стані. У 1998 році все стало ще дивніше, коли спостереження за далекими надновими показали, що Всесвіт не тільки розширюється, але це розширення прискорюється.

«Щоб пояснити це прискорення, нам потрібне джерело, і ми називаємо це джерело «темною енергією», яка забезпечує свого роду «антигравітацію» для прискорення космічного розширення», — сказав співавтор дослідження, астрофізик Джо Мор.

Проте, попри те, що вони знають, що робить темна енергія, і можуть підрахувати, що вона становить приблизно 76% енергії та матерії у Всесвіті, вчені все ще не знають, що це таке насправді або чому вона почала впливати на Всесвіт у своєму пізніші епохи.

Ефект темної енергії, що спричиняє прискорене розширення у пізнішому Всесвіті після завершення початкового швидкого розширення Всесвіту в результаті Великого вибуху, схоже на те, щоб спочатку штовхнути дитину на гойдалці. Коли дитина сповільнюється до зупинки, гойдалки знову починають набирати швидкість без будь-яких подальших поштовхів. Мало того, він прискорюється все швидше і швидше і досягає все більших висот.

Подібно до аналогії з коливаннями, прискорене розширення Всесвіту говорить вченим, що чогось не вистачає в їхній картині космосу.

«Хоча поточні похибки щодо обмежень темної енергії все ще більші, ніж ми хотіли б, у цьому дослідженні використовується зразок з eFEDS, який, зрештою, займає площу менш як 1% повного неба», — додав Мор. «Природа темної енергії стала наступною проблемою, яка отримала Нобелівську премію».

Дослідження команди було опубліковано в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.