Ученым известно, что Вселенная расширялась с момента Большого взрыва. В течение первых 8 миллиардов лет скорость расширения была относительно постоянной, поскольку сдерживалась силой гравитации. Но в конце ХХ века ученые обнаружили, что около 5 миллиардов лет назад скорость расширения Вселенной начала увеличиваться. Астрономы выдвинули гипотезу, что за этим стоит таинственная сила, которую они называют темной энергией.
Некоторые ученые начали говорить, что сила гравитации могла меняться со временем, а это означало, что общая теория относительности Эйнштейна неверна. Но новые данные показывают, что сила гравитации оставалась постоянной на протяжении всей истории Вселенной и что природа темной энергии до сих пор остается настоящей загадкой, пишет Space.com.
Международная группа ученых представила очередной результат своей работы в рамках проекта Dark Energy Survey. Используя 4-метровый телескоп Виктора Бланко в обсерватории Серро-Тололо в Чили, ученые изучили 100 миллионов галактик в поисках признаков того, что сила гравитации менялась на протяжении истории Вселенной.
Теория Эйнштейна и темная энергия
Если доказательства таких изменений будут найдены, это будет означать, что теория относительности Эйнштейна нуждается в пересмотре. Кроме того, эти изменения в гравитации могут объяснить, как таинственная темная энергия стоит за расширением Вселенной.
Чтобы понять, почему темная энергия и ускоряющееся расширение Вселенной так беспокоят ученых, представьте, как ребенок качается на качелях, затем замедляется и почти полностью останавливается. Затем качели внезапно начинают ускоряться и продолжают двигаться быстрее без какого-либо толчка.
Точно так же ученые считают, что расширение Вселенной должно было замедлиться после первоначального толчка Большого взрыва. Но нет, она ускоряется, и термин «темная энергия» является косвенным показателем таинственной силы, вызывающей это ускорение.
Это означает, что таинственная темная энергия работает против силы гравитации, то есть удаляет космические объекты, а гравитация, наоборот, сближает их.
Путешествие света в космосе
Свет распространяется с постоянной скоростью, а это значит, что астрономы видят далекие космические объекты такими, какими они были в прошлом. Например, свету требуется примерно семь минут, чтобы добраться от Солнца до Земли, поэтому с нашей планеты мы видим нашу звезду такой, какой она была семь минут назад. Двигаясь дальше, когда астрономы смотрят на объект Млечного Пути на расстоянии одного светового года от нас, они видят его таким, каким он был год назад. А для некоторых далеких галактик, которые изучает телескоп имени Джеймса Уэбба, свет шел к нам десятки миллиардов лет, и мы видим галактики такими, какими они были в зачаточном состоянии Вселенной, которой сейчас 13,8 миллиарда лет.
По мнению ученых, намекнуть на изменение силы гравитации могут не наблюдения самих галактик, а наблюдения за изменениями их света, прошедшего огромное расстояние. Согласно OTO, масса искажает саму ткань пространства-времени, а объекты с большей массой вызывают большее искажение. Например, звезда искажает пространство-время больше, чем планета.
Гравитационные линзы
Галактики искажают пространство-время настолько сильно, что свет, проходящий через них, также искривляется. Когда этот свет достигает Земли, излучающий его объект перемещается в видимое положение на небе. Астрономы называют этот эффект гравитационным линзированием. Благодаря ему ученые могут видеть очень далекие галактики, свет от которых искажается, проходя через другие галактики, более близкие к нам.
По мнению ученых, эффекты гравитационного линзирования могут модифицироваться за счет влияния темной материи, которая присутствует в линзирующей галактике (то есть той, через которую проходит свет фонового объекта). А поскольку темная материя взаимодействует только с гравитацией, полностью игнорируя свет и другую материю, ее форма и структура определяются только этой силой.
Эйнштейн снова был прав
Ученые пытались обнаружить эти тонкие изменения в эффектах гравитационного линзирования на изображениях далеких галактик, находящихся на расстоянии 5 миллиардов световых лет.
Астрономы решили, что могут обнаружить изменение в распределении темной материи в линзирующих галактиках, что может указывать на изменение силы гравитации во времени и пространстве. Таким образом ученые надеялись понять, что такое темная энергия.
Но наблюдения показали, что все соответствует предсказаниям общей теории относительности Эйнштейна.
Ученые не теряют надежды узнать о природе темной энергии с помощью новых космических телескопов Euclid и Nancy Grace Roman, которые отправятся в космос в 2023 и 2027 годах. Телескоп «Евклид» сможет видеть галактики на расстоянии 8 миллиардов световых лет, а «Нэнси Грейс Роман» — на расстоянии 11 миллиардов световых лет. Секрет темной энергии может быть разгадан в ближайшие годы, и, возможно, ученые еще найдут нестыковки в теории Эйнштейна.
