Самое точное измерение темной энергии говорит, что Вселенная не «расползется на атомы»

Более десяти лет назад проект «Исследование темной энергии» (DES) начал картировать Вселенную, чтобы найти доказательства, которые могли бы помочь понять природу загадочной темной энергии. По оценкам, темная энергия составляет почти 70% наблюдаемой Вселенной, но до сих пор не понятно, что это такое. При этом влияние темной энергии ощущается в огромных масштабах. Его основной эффект заключается в ускорении расширения Вселенной.

Новое исследование может приблизить нас к лучшему пониманию этой формы энергии, рассказывает Conversation. Помимо прочего, оно дает возможность проверить наблюдения космологической постоянной, которая была введена Альбертом Эйнштейном для объяснения, почему Вселенная не сжимается под действием гравитации. Позже Эйнштейн исключил ее из своих расчетов, но в конечном итоге космологи обнаружили, что Вселенная не только расширяется, но делает это с ускорением. Концепция космологической постоянной Эйнштейна могла бы фактически объяснить темную энергию, если бы она имела положительное значение (позволяя ей соответствовать ускоряющемуся расширению космоса).

Результаты DES являются кульминацией десятилетий работы исследователей со всего мира и обеспечивают одно из лучших измерений неуловимого параметра под названием «w», который означает «уравнение состояния» темной энергии. Это состояние описывает соотношение давления и плотности энергии вещества. Все во Вселенной имеет уравнение состояния. Его значение говорит, является ли вещество газообразным, релятивистским (описанным теорией относительности Эйнштейна) или нет, или ведет себя как жидкость. Уточнение этой цифры — первый шаг к настоящему пониманию истинной природы темной энергии.

Пока лучшая теория для w предсказывает, что оно должно быть ровно минус один (w=-1). Это предсказание также предполагает, что темная энергия является космологической постоянной, предложенной Эйнштейном. Уравнение w=-1 говорит, что по мере увеличения плотности темной энергии увеличивается и отрицательное давление. Чем больше плотность энергии во Вселенной, тем больше отталкивание, что приводит к постоянно расширяющейся Вселенной.

В работе анализируются сверхновые типа Ia. Эти взрывы звезд позволяют измерять ошеломляюще большие расстояния во Вселенной. Используя новые методы, команда DES провела одно из самых точных измерений w, получив значение -0,8. Результат может указывать на то, что это не космологическая постоянная. Тем не менее, неопределенность в этом измерении достаточно велика, чтобы допустить -1 с вероятностью 5%.

Однако это измерение уже может сигнализировать о несостоятельности прогнозов конца Вселенной, которые предполагают, что она будет расширяться бесконечно все быстрее и быстрее, в конечном итоге разрывая галактики, планетные системы и даже само пространство-время. В этих уравнениях w должно быть еще более отрицательным.