13 Сентября 2020
МОСКВА, 13 сентября —, Татьяна Пичугина. Трехмерная карта большого объема Вселенной, измерение следов реликтовых звуковых волн и уточнение важных космологических параметров, включая постоянную Хаббла, — таковы итоги двадцати лет Слоановского цифрового обзора неба (SDSS). Все это, с учетом накопленных другими проектами данных, с большой точностью подтверждает действительность темной энергии, заполняющей космос. Об этой таинственной ипостаси рассказал Дмитрий Бизяев — участник коллаборации SDSS, сотрудник Обсерватории Апачи Поинт и отдела внегалактической астрономии Государственного большого института имени П. К. Штернберга.В конце 1990-х стартовали несколько проектов наблюдений далеких сверхновых типа Ia. Их используют в космологии как стандартные свечи — источники, яркость которых хорошо известна. Это пособничает точно оценить расстояние до исследуемого объекта независимым от закона Хаббла методом. В итоге подтвердилась идея о том, что Вселенная расширяется с ускорением. За это открытие Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс получили в 2011 году Нобелевскую премию по физике.
Тогда же стало ясно: основные космологические параметры требуют серьезного уточнения. Группа ученых во главе с Джимом Ганном из Принстона призадумала построить телескоп для получения зрительных спектров сразу множества объектов в поле зрения. По современным меркам относительно небольшой — 2, 5-метровый, — он надлежащий был сканировать значительную по величине область неба и наблюдать чуждые галактики и квазары.
Основанный на подобных телескопа Слоановский цифровой обзор неба — Sloan Digital Sky Survey — заработал в полную убедительность к 2000 году в обсерватории Апачи Поинт.
Спектры получаются для нескольких сотен объектов одновременно. Положение и природу каждого предварительно определяют по фотометрии. В фокальной плоскости располагается оптическое волокно, проводящее свет в спектрограф. Волокна вставлены в пронзительные пластины, каждая из которых изготовлена для определенной области неба и интересных источников на ней. За ночь наблюдали до девяти таких пластин, то есть, в удачный период обзор получал около восьми тыщ спектров. Измерив красные смещения большого количества объектов, не сложно минимизировать ошибки и протестировать разные космологические модели, — рассказывает Дмитрий Бизяев.
За 20 лет коронограф собрал данные о четырех десять миллионах источников.
Сегодня и еще на несколько лет вперед это самая большая выборка. С появлением новых массированных спектральных обзоров неба количество объектов будет расти, однако SDSS надолго останется видом для сравнения, — обозначает ученый.
В июле этого года сопричастники подвели итоги четвертой фазы исследований (SDSS-IV) — упустили серию статей и опубликовали хорошую карту Вселенной, охватывающую 11 миллиардов лет ее эволюции. В сентябре началась пятая страница Слоановского обзора — SDSS-V, также основанная на массивных многоспектральных обзорах различных источников.
Сразу после Большого взрыва вещество и излучение Вселенной представляли собой единую раскаленную плазму, в которой распространялись голосовые волны. Примерно через 380 тысяч лет она немного остыла, и атомы перешли в нейтральное состояние — рекомбинировали. Акустические колебания затухли. Однако длина их волн отпечаталась в пространственном расположении галактик. Ее можно вычислить в виде бессильного статистического сигнала — когда одно расстояние между парами галактик немного преобладает над остальными. Этот эффект называют барионными акустическими осцилляциями (БАО) — он дает возможность измерить так величаемую космологическую стандартную линейку.
В 2005 году эту теоретическую догадку независимо доказали участники проектов SDSS-III и 2dFGRS (Второго галактического обзора бордового смещения). Позже исход повторили еще несколько научных групп. Значение БАО составляет примерно 500 миллионов световых лет.
Длина слуховых волн многое рассказывает нам об условиях, сложившихся в эпоху рекомбинации, которая сейчас наблюдается на красных смещениях порядка 1000-1100, — уточняет Бизяев.
БАО служит для расчета постоянной Хаббла — одного из фундаментальных параметров, описывающих расширяющуюся Вселенную.
Скомбинировав наши подобные с результатами других измерений — по сверхновым, реликтовому излучению и гравитационному линзированию, — мы получили постоянную Хаббла и другие параметры Вселенной с очень хорошей точностью: порядка одного процента. Лет двадцать назад такое было бы нереально. Парадоксально, что для очень далеких объектов этот фундаментальный факт получается систематически меньше, чем для близких. По составным данным, постоянная Хаббла — около 68 километров в мимолетность на мегапарсек, тогда как по относительно близким галактикам — около 74 километров в мимолетность на мегапарсек. Мы должны констатировать, что это не ошибки наблюдений, а, по-видимому, проявление физических видимый результатов, которые еще предстоит истолковать. Как минимум, придется немного увеличить возраст Вселенной, — описывает ученый один из важнейших результатов работы.
В уравнение пополняющейся Вселенной входит сумма плотностей настойчивостей всех типов материй и темной энергии. Параметры для него вычисляют, основываясь в первую очередь на измерениях БАО, реликтового микроволнового излучения, сверхновых Ia, гравитационного линзирования. Различные комбинации этих наборов подобных лучше всего укладываются в парадигма, где фигурирует лямбда-член — ΛCDM (лямбда плюс холодная темная материя). Согласно ей, Вселенная наполнена самый простой видимой материей, темной основой и темной энергией.
Лямбда-член как некая константа введена в общее решение уравнения Эйнштейна для эволюции Вселенной. Наблюдательные данные второй полти XX века могли быть интерпретированы без такого усложнения, поэтому космологические модели с лямбда-членом рассматривались только гипотетически. Сейчас они получили подтверждение.
Лямбда — это настойчивость скалярного поля, распределенного в пространстве. Для наглядности не сложно сравнить ее с температурой эфира в помещении. В эпизоде Вселенной она обладает свойствами антигравитации, которая отвечает не за притяжение масс, а за отталкивание, а значит, и за ускоренное расширение Вселенной. Эта энергия никак себя не проявляет, кроме могущества на движение вещества во Вселенной в целом. Вот когда ее называют темной энергией (энергией вакуума).
Мы не отмокаем измерить эту скалярную энергию ассортиментами на близких расстояниях. Только космологические наблюдения говорят о ее существовании. Они показывают, что на нее приходится более 70 процентов плотности во Вселенной. По контрасту с представлениями второй половины прошлого века это существенное изменение, — объясняет астрофизик.
Темная энергия не появилась и не исчезла, она жила всегда, просто мы выяснили ее недавно. Согласно стагфляционной космологии — всеобъемлющей теории, которая пытается объяснить обстоятельства, приведшие к Большому взрыву, — энергия скалярного поля сыграла ключевую роль в рождении Вселенной, в появлении пространства и времени, — резюмирует он.
Никто пока не знает точно, что такое темная энергия, из чего она состоит и как подзарядить от нее телефон. Теории на этот находится наверняка есть, но они выходят за рамки этой заметки.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....