Спустя 25 лет после открытия ускоренное расширение нашей Вселенной остается одной из величайших загадок астрофизики. Мы до сих пор точно не знаем, что вызывает его, какие параметры им управляют и как исследовать его свойства.
Одной из гипотез, объясняющих ускоренное расширение, является существование таинственной формы энергии, которую невозможно обнаружить напрямую и которая равномерно распределена по всему пространству: темной энергии.
Завтра, 1 июля 2023 года, стартует миссия ESA Euclid, специально предназначенная для изучения темной части Вселенной. И среди прочего понять, почему космическое расширение ускоряется.
К маю 2027 года к Евклиду присоединится еще один космический телескоп, чтобы исследовать за пределами света галактик и понять, чем свет на самом деле не является. Это Римский космический телескоп НАСА Нэнси Грейс, который будет использовать другие, но дополняющие друг друга стратегии, чем Евклид. С помощью этих двух телескопов мы будем измерять ускоренное расширение разными способами и с гораздо большей точностью, чем это было возможно ранее.
В поисках темной энергии: почему
В 1927 году бельгийский астроном Жорж Леметр обнаружил, что Вселенная расширяется с момента своего рождения, факт, подтвержденный наблюдениями Эдвина Хаббла в 1929 году. Но ученые ожидали, что гравитация материи во Вселенной будет постепенно замедлять это расширение.
В 1990-х годах, наблюдая за сверхновыми определенного типа, ученые обнаружили, что около 6 миллиардов лет назад что-то (возможно, темная энергия?) начало усиливать свое влияние на Вселенную, и никто не знает, как и почему. Тот факт, что она ускоряется, а не замедляется, означает, что в нашем понимании космоса отсутствует что-то фундаментальное.
В настоящее время ученые даже не уверены, вызвано ли ускоренное расширение Вселенной дополнительным энергетическим компонентом или это скорее сигнал о том, что наше понимание гравитации должно каким-то образом измениться.
Роман и Евклид предоставят данные для одновременной проверки теорий и (надеюсь) заполнят эти пробелы, попробовав разные способы найти причину космического ускорения. Оба предназначены для ее изучения, создания трехмерных карт Вселенной, чтобы попытаться ответить на фундаментальные вопросы о ее истории и структуре. Вместе они будут намного сильнее, чем поодиночке.
В поисках темной энергии: как
И Роман, и Евклид будут изучать накопление материи с помощью метода, называемого слабым гравитационным линзированием.
Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.
Явление гравитационного линзирования возникает из-за того, что любая масса деформирует материю в пространстве-времени; чем больше масса, тем больше кривизна. Даже изображения из удаленного источника искажаются, когда достигают нас, настолько, что иногда они могут казаться полностью искаженными или даже образовывать несколько изображений.С другой стороны, менее концентрированная масса, такая как сгустки темной материи, может создавать гораздо более тонкие эффекты, которые труднее обнаружить. Изучая эти меньшие искажения, фактически «слабые» линзы, Роман и Евклид создадут трехмерную карту темной материи.
Картирование распределения темной материи даст представление о космическом ускорении и его источнике энергии, поскольку гравитационное притяжение этого типа материи противодействует расширению Вселенной.
И это еще не все, так как две миссии также изучат, как галактики группировались вместе на протяжении тысячелетий космоса. На самом деле, ученые обнаружили закономерность в том, как галактики группируются: для любой современной галактики в два раза выше вероятность найти другую галактику на расстоянии около 500 миллионов световых лет, немного ближе или немного дальше. Это расстояние со временем увеличилось из-за расширения пространства. Заглянув дальше во Вселенную, можно изучить расстояние между галактиками в разное время. Наблюдение за тем, как изменилось это значение, поможет раскрыть историю расширения Вселенной.
В поисках темной энергии: где
Евклид будет наблюдать площадь около 15 000 квадратных градусов, или одну треть неба. Он будет делать это как в инфракрасном, так и в оптическом диапазоне световых волн, но с меньшей детализацией, чем Роман. Он сможет вернуться на 10 миллиардов лет назад, в то время, когда Вселенной было около 13 миллиардов лет.
Роман, с другой стороны, сможет исследовать вселенную с гораздо большей глубиной и точностью, но на меньшей площади: около 2000 квадратных градусов, или одна двадцатая часть неба. Его инфракрасное зрение вернется к тому времени, когда Вселенной было всего 2 миллиарда лет, и обнаружит все больше и больше тусклых галактик.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Спустя 25 лет после открытия факт ускоренного расширения нашей Вселенной остается одной из величайших загадок астрофизики.