Подсчет пропорций темной энергии и материи во Вселенной велся в рамках международного проекта Pantheon+, который возглавляют ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США). Научные статьи вышли в специальном выпуске Astrophysical Journal, о них рассказали в научном центре.
Ставя преобладающие современные космологические теории на еще более прочную доказательную и статистическую основу, Pantheon+ еще плотнее закрывает дверь для альтернативных схем, исключающих темную энергию и темную материю. Но эти субстанции еще предстоит обнаружить напрямую, и они остаются одной из самых больших загадок.
Pantheon+ основан на крупнейшем в своем роде наборе данных, включающем более 1500 сверхновых типа Ia — термоядерных взрывов белых карликов.
Поскольку сверхновые типа Ia могут быть настолько яркими, что затмевают целые галактики, их можно увидеть на расстоянии, превышающем 10 миллиардов световых лет, а это три четверти общего возраста Вселенной. Ученые могут использовать видимую яркость взрывов, которая уменьшается с расстоянием, вместе с измерениями красного смещения в качестве маркеров времени и пространства. Эта информация, в свою очередь, показывает, насколько быстро Вселенная расширялась в разные эпохи своего существования. Ученые приписывают расширение невидимой энергии, поэтому ее называют темной энергией, присущей самой ткани Вселенной.
Новый анализ показывает, что 66,2% Вселенной проявляется как темная энергия, а остальные 33,8% представляют собой комбинацию темной материи и знакомой нам видимой, барионной, материи.
Чтобы прийти к еще более полному пониманию составных компонентов Вселенной в разные эпохи, ученые объединили Pantheon+ с другими убедительными и взаимодополняющими измерениями структуры Вселенной и с измерениями реликтового излучения.
Кроме того, в ходе исследования еще уточнили постоянную Хаббла (скорость расширения Вселенной) — 73,4 километра в секунду на мегапарсек с погрешностью всего 1,3%. Другими словами на каждый мегапарсек (3,26 миллиона световых лет), само пространство Вселенной расширяется со скоростью около 260 000 км в час.
Однако измерения вновь подтвердили напряжение Хаббла — парадокс, который заключается в том, что скорость расширения Вселенной, измеренная фактически, больше, чем следует из наблюдений реликтового излучения.
«Мы думали, что с помощью новейших данных сможем объяснить это странное явление, но вместо этого обнаружили, что наши результаты исключают многие из существующих вариантов решения задачи и что глубокие расхождения остаются такими же упрямыми, как и прежде», — говорит говорит Диллан Браут, руководитель исследования.
В целом, Pantheon+ предлагает всесторонний обзор большей части космической истории. Самые ранние и самые далекие сверхновые из набора данных сияют на расстоянии 10,7 миллиардов световых лет — примерно четверть от нынешнего возраста Вселенной. В ту раннюю эпоху темная материя и связанная с ней гравитация сдерживали скорость расширения.
Такое положение вещей резко изменилось в течение следующих нескольких миллиардов лет, поскольку влияние темной энергии взяло верх над влиянием темной материи. С тех пор темная энергия растаскивает содержимое космоса все дальше друг от друга и со все возрастающей скоростью.
«Этот набор данных — уникальная возможность увидеть, как включилась темная энергия, и как она стимулирует эволюцию космоса в самых грандиозных масштабах в настоящее время», — говорит Браут.
Столкновение скоплений галактик проливает свет на загадку количества материи во Вселенной
Исследование скопления карликовых галактик предлагает новую теорию гравитации