Темная энергия действительно существует

Наблюдения за миллионами далеких галактик помогли астрономам доказать, что темная энергия, загадочная субстанция, заставляющая Вселенную расширяться с ускорением, действительно существует, и что удаление галактик друг от друга нельзя объяснить иным способом.

Помимо видимой материи, из которой состоят все звезды, планеты и галактики, во Вселенной существует еще два "невидимых" типа материи – темная материя, удерживающая звезды и газ внутри галактик на месте, и темная энергия, заставляющая их удаляться друг от друга со все растущей скоростью. На долю темной материи приходится примерно 25% массы Вселенной, темной энергии – около 70% и меньше 5% — на долю видимой материи.

Как рассказывают Цзухуэй Фань (Zuhui Fan) из Пекинского университета (Китай) и его коллеги, сегодня большинство космологов и астрономов уверены в том, что и та и другая форма "темных" субстанций существует, несмотря на то, что мы почти ничего не знаем о свойствах темной материи, и совсем ничего – о темной энергии.

Тем не менее, не все ученые согласны с тем, что для объяснения мироздания нам нужны эти пока не подтвержденные формы материи. К примеру, в 2007 году появился интересный подвид теорий альтернативной гравитаци f(R), который объясняет отдаление галактик друг от друга тем, что ткань пространства-времени может по-разному реагировать на слабую и сильную силу гравитации.

Подобные теории, как объясняет Фань, доказать и опровергнуть крайне сложно, так как они требуют наблюдений фактически за всей историей Вселенной. Авторы статьи попытались проверить их, используя данные наблюдений за близкими и далекими скоплениями галактик, которые велись на протяжении последнего десятилетия при помощи телескопа CFHT на Гавайских островах.

Ученых интересовало то, как масса крупных галактик и скоплений галактик искривляет лучи света, проходящие через них или через их окрестности. Подобный эффект, который физики называют гравитационным линзированием, позволяет достаточно точно определить массы далеких от нас галактик и оценить то, с какой скоростью они удаляются или сближаются с Млечным Путем.

В общей сложности ученые вычислили массы 5,5 миллиона галактик и скоплений галактик, а также скорости их расхождения. Эти расчеты показали почти со 100% степенью уверенности, что в их "разбегании" была виновата темная материя, а не те силы, которые описываются почти всеми f(R)-теориями гравитации.

Как отмечают ученые, это не полностью исключает вероятность существования альтернативных объяснений расширению Вселенной, однако эти наблюдения загоняют такие теории в такой глубокий угол, что их правдоподобность падает практически до нуля.

Строящиеся и будущие обсерватории нового поколения, такие как наземный телескоп LSST в чили, и орбитальные телескопы WFIRST и "Эвклид", которые будут запущены в 30 годах текущего столетия, по словам космологов, поставят окончательную точку в данном споре, если астрофизикам не удастся найти более прямых свидетельств существования или отсутствия темной энергии.