Дослідження наднової показує, що темна енергія може бути складнішою, ніж ми думали

З чого складається всесвіт? Це питання турбує астрономів сотні років.

Останні чверть століття вчені вважали, що «нормальні» речовини, такі як атоми та молекули, з яких складається ти, я, Земля та майже все, що ми бачимо, становлять лише 5 відсотків Всесвіту. Ще 25 відсотків — це «темна матерія», невідома речовина, яку ми не можемо побачити, але яку ми можемо виявити через те, як вона впливає на звичайну матерію через силу тяжіння.

Решта 70 відсотків космосу складається з «темної енергії». Відкритий у 1998 році, це невідома форма енергії, яка, як вважають, змушує Всесвіт розширюватися зі зростаючою швидкістю.

In Нове дослідження, незабаром буде опубліковано в Астрономічний журнал, ми з колегами виміряли властивості темної енергії більш детально, ніж будь-коли раніше. Наші результати показують, що це може бути гіпотетична енергія вакууму, яку вперше запропонував Ейнштейн, або це може бути щось більш дивне та складніше, що змінюється з часом.

Що таке темна енергія?

Коли Ейнштейн понад століття тому розробив загальну теорію відносності, він зрозумів, що його рівняння показують, що Всесвіт повинен або розширюватися, або звужуватися. Це здавалося йому неправильним, тому він додав «космологічну постійну» — свого роду енергію, притаманну порожньому простору, — щоб врівноважити силу тяжіння та зберегти статичність Всесвіту.

Пізніше, коли робота Генрієтти Свон Лівітт і Едвіна Хаббла показала, що Всесвіт справді розширюється, Ейнштейн відмовився від космологічної постійної, назвавши це своєю «найбільшою помилкою».

Однак у 1998 році дві групи дослідників виявили, що розширення Всесвіту насправді прискорюється. Це означає, що все-таки може існувати щось дуже схоже на космологічну постійну Ейнштейна — те, що ми зараз називаємо темною енергією.

Після тих перших вимірювань ми використовували наднові та інші зонди для вимірювання природи темна енергія. Досі ці результати показували, що щільність темної енергії у Всесвіті здається постійною.

Це означає, що сила темної енергії залишається незмінною, навіть коли Всесвіт росте — здається, вона не поширюється рідше, оскільки Всесвіт стає більшим. Ми вимірюємо це числом, яке називається w. Фактична космологічна стала Ейнштейна w до –1, і попередні спостереження показали, що це було приблизно правильно.

Зірки, що вибухають, як космічні мірки

Як ми вимірюємо, що є у Всесвіті, і як швидко він росте? У нас немає величезних рулеток чи гігантських ваг, тому замість них ми використовуємо «стандартні свічки»: об’єкти в простір чию яскравість ми знаємо.

Уявіть, що зараз ніч, і ви стоїте на довгій дорозі з кількома світловими стовпами. Усі ці стовпи мають однакову лампочку, але стовпи, що знаходяться далі, слабші, ніж сусідні.

Це тому, що світло слабшає пропорційно відстані. Якщо ми знаємо потужність лампочки і можемо виміряти, наскільки вона яскрава, ми можемо обчислити відстань до стовпа світла.

Для астрономів звичайна космічна лампочка є різновидом вибухової зірки, яка називається надновою типу Ia. Це білі карликові зірки, які часто всмоктують речовину з сусідньої зірки та ростуть, поки не досягнуть маси нашого Сонця в 1.44 рази, після чого вони вибухають. Вимірюючи швидкість згасання вибуху, ми можемо визначити, наскільки він був яскравим і, отже, як далеко від нас.

Дослідження темної енергії

Команда Обстеження темної енергії це найбільша спроба вимірювання темної енергії. Понад 400 вчених на багатьох континентах працювали разом майже десять років, щоб неодноразово спостерігати за частинами південного неба.

Повторні спостереження дозволяють нам шукати зміни, як нові зірки, що вибухають. Чим частіше ви спостерігаєте, тим краще ви можете вимірювати ці зміни, і чим більшу область ви шукаєте, тим більше наднових ви можете знайти.

Перші результати, що вказують на існування темної енергії, використовували лише пару десятків наднових. Останні результати Дослідження темної енергії використовують близько 1,500 вибухаючих зірок, що дає набагато більшу точність.

Використовуючи спеціально сконструйовану камеру, встановлену на 4-метровому телескопі Бланко в Міжамериканській обсерваторії Серро-Тололо в Чилі, дослідження виявило тисячі наднових зірок різних типів. Щоб визначити, які з них належать до типу Ia (типу, який нам потрібен для вимірювання відстаней), ми використали 4-метровий телескоп Anglo Australian в обсерваторії Сайдінг Спрінг у Новому Південному Уельсі.

Англо-австралійський телескоп провів вимірювання, які розділили кольори світла наднових. Це дозволяє нам побачити «відбиток» окремих елементів у вибуху.

Наднові типу Ia мають деякі унікальні особливості, наприклад відсутність водню та кремнію. І завдяки достатній кількості наднових, машинне навчання дозволило нам ефективно класифікувати тисячі наднових.

Складніше, ніж космологічна константа

Нарешті, після більш ніж десяти років роботи та вивчення близько 1,500 наднових типу Ia, дослідження темної енергії зробило нове найкраще вимірювання w. Ми виявили w = –0.80 ± 0.18, отже, це десь між –0.62 і –0.98.

Це дуже цікавий результат. Це близько до –1, але не зовсім точно. Щоб бути космологічною константою або енергією порожнього простору, вона має дорівнювати точно –1.

Куди це нас веде? З ідеєю, що може знадобитися більш складна модель темної енергії, можливо, така, в якій ця таємнича енергія змінювалася протягом життя Всесвіту.

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Автор зображення: залишки наднової типу Ia — свого роду вибухаюча зірка, яка використовується для вимірювання відстаней у Всесвіті. NASA / CXC / U. Техас, CC BY

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://singularityhub.com/2024/01/12/supernova-study-shows-dark-energy-may-be-more-complicated-than-we-thought/