Астрономы нашли способ превратить квазары в стандартные свечи, что может помочь нам изучить природу таинственной темной энергии.
Темная энергия - гипотетическая форма энергии, равномерно заполняющая все пространство Вселенной и проявляющаяся в антигравитации, то есть гравитации, отталкивающей, а не притягивающей массивные тела. Была введена в математическую модель Вселенной, чтобы объяснить, по какой причине она расширяется с ускорением.
Астрономы обнаружили, что вселенная не только расширяется, но и ускоряется в своем расширении. Они назвали причину этого ускорения темной энергией, но то, что это на самом деле, остается загадкой. Странная сила отталкивания оставила свои отпечатки на самых ранних фотонах, которые испускаются как часть космического микроволнового фона (CMB), когда вселенной было всего 370 000 лет. Тем не менее, темная энергия только начала доминировать в расширении через 9 миллиардов лет или около того. Результаты, появившиеся в астрономии 28 января, обещают раскрыть истинную природу темной энергии. Главным объяснением темной энергии долгое время была космологическая постоянная, также известная как вакуумная энергия(энергия пустоты). Эта энергия, присущая пустому пространству, возникает из квантовой теории, которая говорит, что даже когда пространство кажется пустым от частиц, оно фактически заполнено квантовыми полями. Эти поля оказывают отрицательное давление, которое противодействует силе притяжения. Тем не менее, расчеты энергии вакуума предсказывают измеренную плотность темной энергии на удивительные 120 порядков (это 1, а затем 120 нулей!). То, что космологическая постоянная остается любимой теорией, говорит о том, как слабо мы понимаем темную энергию - и насколько сложны измерения. Изучение вселенной в любом возрасте начинается с измерения космологического расстояния - чем дальше мы смотрим, тем дальше назад во времени мы видим. Используем стандартные свечи, объекты, с помощью которых можно измерить светимость. Если сравнить яркость стандартной свечи с тем, насколько она яркая на самом деле, то мы можем определить ее расстояние. Сверхновые типа Ia издавна были самыми яркими из стандартных свечей.
Сверхновые типа Ia – вспышки в космосе, которые возникают в результате взрыва вещества на белом карлике.
С помощью сверхновых, мы можем заглянуть до того момента, когда вселенной было 6 миллиардов лет. Чтобы увидеть дальше и исследовать эпоху, когда темная энергия охватила материю, астрономам нужно что-то еще более яркое.
Квазары как стандартные свечи.
Что может быть ярче взрывающейся звезды? Сверхмассивная черная дыра, поглощающая газ - и бабах! В конце концов, квазары достаточно интересны. Они являются главными целями для изучения более ранних эпох. К сожалению, квазары также демонстрируют изумительное разнообразие форм - астрономы давно думают, что они не являются стандартными. Пример: за последние 30 лет астрономы узнали, что более заметно светящиеся квазары, которые испускают относительно меньше рентгеновских лучей, но было слишком много отклонений от одного квазара к другому, чтобы определить собственную светимость любого квазара. Рисалити и Луссо поняли, что эта связь между излучением рентгеновского излучения и видимым светом должна возникнуть из физики квазарных аккреционных дисков.
Гвидо Рисалити (Университет Флоренции и INAF-Астрофизическая обсерватория в Арсетри, Италия) и Элизабета Луссо (Университет Дарема, Великобритания) используют квазары для исследования космологии относительно неисследованного подросткового возраста нашей вселенной.
Сам диск излучает видимый свет, в то время как горячая газообразная корона излучает рентгеновские лучи. Для этого в исследованиях Рисалити и Луссо удалили любые источники, где эмиссия диска затенена (пылью или газом) или загрязнена (эмиссией от быстро текущей струи черной дыры). Используя данные Sloan Digital Sky Survey и космических телескопов XMM-Newton, Chandra и Swift, они превращают 1600 квазаров в стандартные свечи.
Квазары помогают Рисалити и Луссо заполнить пробел в космической шкале времени, изучая юную вселенную, которой всего миллиард лет. Из этих данных команда обнаруживает, что темная энергия на самом деле увеличивается в течение космического времени. Результаты исключают космологическую постоянную, которая предсказывает постоянную плотность энергии. Это немного облегчает ситуацию, если учесть, что энергия вакуума настолько сильно предсказывает наблюдения. (Я упомянул 120 порядков величины?) Эволюция темной энергии также может помочь разрешить постоянную напряженность между измерениями текущей скорости расширения Вселенной. Тем не менее, результаты тревожны с философской точки зрения: если плотность темной энергии действительно увеличивается с течением времени, то и сила отталкивания, которую она оказывает, потенциально завершает нашу вселенную в Большом Разрыве.
Большой разрыв - космологическая гипотеза о судьбе Вселенной, предсказывающая развал (разрыв) всей материи за конечное время.
