1686
Масштабний аналіз 2884 вибухаючих білих карликів — наднових типу Ia — дав нові свідчення того, що темна енергія, загадкова сила, яка прискорює розширення Всесвіту, може змінюватися з часом. Про це повідомляє міжнародна команда, очолювана науковцями Університету Квінсленда, на яку посилається ScienceDaily.
Такі висновки ставлять під сумнів ключове припущення сучасної космології, згідно з яким темна енергія є сталою властивістю простору, і можуть змінити уявлення про те, як еволюціонує Всесвіт.
Найбільша колекція наднових для космології
Команда з Школи математики та фізики Університету Квінсленда об’єднала спостереження 2884 наднових типу Ia. Ці потужні вибухи білих карликів слугують «стандартними свічками» — інструментом для вимірювання космічних відстаней і відстеження історії розширення Всесвіту.
Аспірант Раян Каміллері (Ryan Camilleri) зазначає, що проєкт фактично задає новий міжнародний стандарт для космології наднових. Дослідники зібрали десятиліття вимірювань у єдиний узгоджений набір даних, отримавши найдетальнішу на сьогодні картину того, як змінювався темп розширення космосу.
За словами Каміллері, команда «перебудувала» три десятиліття астрономічних спостережень у єдину послідовну систему. До даних наднових додали інші космологічні вимірювання — реліктове випромінювання від Великого вибуху та карти розподілу галактик у просторі.
Замість того щоб підтвердити стандартну модель, де темна енергія фіксована й незмінна, новий аналіз дав більше свідчень на користь того, що її властивості можуть еволюціонувати з часом.
Як поєднали три десятиліття спостережень
Нова колекція об’єднує історичні вимірювання наднових і результати Dark Energy Survey (DES), опубліковані у 2024 році. Щоб зробити спостереження, зібрані в різні роки й різними інструментами, безпосередньо порівнюваними, науковці заново проаналізували старі дані з використанням оновлених методів.
За останні роки астрономи краще зрозуміли поведінку наднових, тож змогли застосувати це вдосконалене розуміння до давніших спостережень, підвищивши їхню узгодженість і точність.
Дослідникам також довелося врахувати відмінності між телескопами, якими збиралися дані. На світло від далекої наднової впливають космічний пил, маса галактики-господаря та інші фактори, що можуть спотворювати оцінки відстані.
Команда виконала велику роботу, щоб «зв’язати» спостереження з різних телескопів і скоригувати вплив пилу та маси галактик. Додатково врахували й тонші ефекти, зокрема гравітаційне лінзування — викривлення та підсилення світла, коли воно проходить поблизу масивних об’єктів на шляху від наднової до Землі.
Нова напруга зі стандартною моделлю темної енергії
Астрофізикиня професорка Тамара Девіс (Tamara Davis) підкреслює, що розширений набір даних є важливим кроком до розуміння природи темної енергії. У стандартній космологічній моделі її розглядають як космологічну константу — незмінну властивість простору.
Однак спостереження останніх років ставлять це припущення під сумнів. Дані наднових DES, опубліковані у 2024 році, вперше натякнули, що темна енергія може змінюватися з часом. Нова компіляція також показує відхилення від стандартної моделі, хоча й у дещо іншому напрямку.
Особливо показово, що незалежний астрономічний проєкт — Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) — у своїх вимірюваннях реліктових «звукових хвиль» раннього Всесвіту також виявив натяки на змінну темну енергію.
Таким чином, два незалежні типи спостережень — наднові та великомасштабна структура Всесвіту — дають ознаки того, що темна енергія може не бути сталою. Хоча різні вимірювання не вказують на абсолютно однаковий сценарій відхилення від стандартної моделі, разом вони посилюють мотивацію перевіряти, чи змінюється темна енергія з віком Всесвіту.
Зв’язок із гравітацією та квантовою фізикою
Розуміння темної енергії може мати наслідки далеко за межами космології. Дослідники припускають, що вивчення її поведінки може дати підказки до однієї з найбільших нерозв’язаних проблем теоретичної фізики — як поєднати загальну теорію відносності, що описує гравітацію, з квантовою фізикою.
Обидві теорії надзвичайно успішні у своїх галузях, але поки що не узгоджуються в єдиній картині. Якщо темна енергія виявиться змінною, це може вказати на нову фізику, яка допоможе об’єднати ці дві фундаментальні концепції.
Майбутні огляди наднових і міжнародна співпраця
Команда планує розширювати набір даних у міру появи нових спостережень. Важливим джерелом стане програма Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova (DEBASS), яка виявляє сотні наднових на менших відстанях, ніж ті, що спостерігалися в DES.
Додавання ближчих вибухів дасть додаткові вимірювання для перевірки історії розширення Всесвіту та тестування гіпотези про змінну темну енергію.
Результати стали можливими завдяки десятиліттям роботи сотень астрономів у всьому світі. До них долучилися такі проєкти, як Dark Energy Survey, Foundation Supernova Survey, PanStarrs I, Sloan Digital Sky Survey, Supernova Legacy Survey, Carnegie Supernova Project та огляди наднових Центру астрофізики.
Космологічні висновки й супровідні вимірювання мас галактик-господарів наднових доступні як препринти на платформі arXiv, де їх можуть детально вивчати інші дослідники.
Майже 3000 наднових вказують на змінну темну енергію з’явилася спочатку на Цікавості.
