Вселенная расширяется неожиданно быстро — гораздо быстрее, чем говорят теория и расчеты

Карта распределения сверхмассивных черных дыр по Вселенной помогла астрономам доказать, что темная энергия существует и что она заставляет пространство расширяться все быстрее, говорится в статье, опубликованной в журнале MNRAS.

Свет далеких квазаров, проходящий через скопления водорода на пути к Земле
© (С)Zosia Rostomian, Nic Ross, Springel et al, Virgo Consortium, Max Planck Institute for Astrophysics

«Сейчас мы понимаем, как работает гравитация, но некоторые вопросы устройства Вселенной, такие как суть темной энергии, остаются тайной для нас. Мы давно желаем понять, чем она является, и проекты, подобные eBOSS, помогают нам постепенно пополнять наш багаж знаний о природе Вселенной», — заявил Уильям Персиваль (William Percival) из Портсмутского университета (Великобритания).

Темные небеса

Проект BOSS проводится в рамках «большого» Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) c середины 2008 года. С его помощью ученые пытаются найти так называемые барионные акустические осцилляции (БАО) — «отголоски» рождения Вселенной в виде акустических волн, из-за движения которых возникли неоднородности в распределении материи, породившие современные галактики и группы галактик.

Для этого астрономы изучают спектр квазаров, самых древних, ярких и больших черных дыр в центрах далеких галактик, наблюдая за тем, как их свет взаимодействовал с облаками газа в пустотах между нитями «паутины Вселенной» на пути к Земле. Сравнивая различия в том, как поменялся свет в ходе этих путешествий из относительно далеких и близких галактик, ученые отслеживают, с какой скоростью расширялась Вселенная, и проверяют, происходил ли этот процесс одинаково в разных ее уголках.

Первые результаты BOSS были опубликованы четыре года назад. Проследив за 60 тысячами черных дыр, самые далекие из которых находились на расстоянии в 11,5 миллиарда световых лет от Земли, ученые не нашли расхождений между современными теоретическими представлениями о свойствах темной энергии и тем, что они наблюдали в спектрах этих квазаров.

С другой стороны, подобные расхождения были недавно найдены в результатах наблюдений за относительно близкими к нам сверхновыми и «парами» далеких квазаров. Оказалось, что сегодня Вселенная расширяется неожиданно быстро — гораздо быстрее, чем говорят теория и расчеты на основе наблюдений за микроволновым «эхо» Большого взрыва при помощи телескопа «Планк».

Космические разночтения

Это заставило многих физиков сомневаться в существовании темной энергии и расширении Вселенной с ускорением. Недавно сторонники и противники «инфляционной теории» вступили в открытый спор на страницах научных журналов и научно-популярных изданий.

К примеру, противники расширения Вселенной назвали эту идею антинаучной, а ее сторонники обвиняют оппонентов в методологических просчетах. Сразу 33 ведущих космолога мира, в их числе россиянин Андрей Линде, опубликовали на прошлой неделе письмо, отвечающее на критику скептиков.

Персиваль и его коллеги, в том числе астрофизики из Института ядерных исследований РАН в Москве, подлили масла в огонь, опубликовав новые данные обзора BOSS, в который теперь входит свыше 176 тысяч галактик и их черных дыр, удаленных на расстояние в 13 миллионов световых лет от Земли. Фактически им удалось построить трехмерную карту галактик и материи между ними в кубе размерами 12 х 12 х 12 миллиардов световых лет.

Новые данные обзора, как рассказывают астрофизики, в целом соответствуют классической модели устройства Вселенной, включающей в себя темную материю и темную энергию. Скорость расширения Вселенной в ней, с другой стороны, ближе к значениям «Планка», чем к данным по сверхновым, что делает разночтения еще более непонятными и интересными.

Дальнейшее увеличение числа квазаров и открытие более далеких объектов, как надеются участники, поможет проверить результаты «Планка» и понять, какая из двух скоростей расширения Вселенной является правильной и насколько в этом процессе участвует темная энергия.