Используя космические телескопы и передовые наборы данных, исследователи пришли к выводу, что темная энергия, на долю которой приходится около 76% плотности энергии Вселенной, равномерно распределена по всему пространству и остается неизменной во времени.
Предварительное исследование темной энергии с помощью eROSITA показывает, что она равномерно распределена в пространстве и времени.
Наблюдения Эдвина Хаббла за далекими галактиками в 1920-х годах привели к новаторскому выводу о том, что наша Вселенная расширяется. Однако только в 1998 году ученые, изучающие сверхновые типа Ia, сделали поразительное открытие. И они обнаружили, что Вселенная не только растет, но и ускоряется ее расширение.
«Чтобы объяснить это ускорение, нам нужен источник», — говорит Джо Мор, астрофизик из LMU. «Мы называем этот источник «темной энергией», которая обеспечивает своего рода «антигравитацию» для ускорения космического расширения».
С научной точки зрения существование темной энергии и космического ускорения является неожиданностью, и это указывает на то, что наше нынешнее понимание физики является либо неполным, либо неверным. Значение экспоненциального расширения было подчеркнуто в 2011 году, когда его первооткрыватели были удостоены Нобелевской премии по физике.
«Между тем природа темной энергии стала следующей проблемой, получившей Нобелевскую премию», — говорит Мор.
И-Нон Чиу из Национального университета Ченг Кунг на Тайване в сотрудничестве с астрофизиками LMU Матиасом Кляйном, Себастьяном Буке и Джо Мором опубликовали первое исследование темной энергии с использованием рентгеновского телескопа eROSITA, которое фокусируется на скоплениях галактик.
Антигравитация, вызванная темной энергией, отталкивает объекты друг от друга и останавливает формирование больших космических тел, которые в противном случае образовались бы из-за силы притяжения гравитации. Таким образом, темная энергия влияет на то, где и как формируются самые большие объекты во Вселенной — скопления галактик с общей массой от 1013 до 1015 масс Солнца.
«Мы можем многое узнать о природе темной энергии, подсчитав количество скоплений галактик, формирующихся во Вселенной в зависимости от времени — или в наблюдаемой Вселенной в зависимости от красного смещения», — объясняет Клейн.
Однако скопления галактик чрезвычайно редки, и их трудно найти, что требует сканирования большой части неба с помощью самых чувствительных телескопов в мире. С этой целью в 2019 году был запущен рентгеновский космический телескоп eROSITA — проект под руководством Института внеземной физики им. Макса Планка (MPE) в Мюнхене — для проведения широкомасштабного обзора неба в поисках скоплений галактик.
В финальном обзоре глубин тропиков eROSITA (eFEDS), небольшом обзоре, предназначенном для проверки результатов последующего обзора всего неба, было обнаружено около 500 скоплений галактик. На сегодняшний день это одна из крупнейших выборок маломассивных скоплений галактик, охватывающая последние 10 миллиардов лет космической эволюции.
Для своего исследования Чиу и его коллеги использовали дополнительный набор данных в дополнение к данным eFEDS — фотометрические данные из стратегической программы Subaru Hyper Suprime-Cam, которую возглавляют астрономические сообщества Японии и Тайваня, и[{» attribute=»»>Princeton University.
The former LMU doctoral researcher I-Non Chiu and his LMU colleagues used this data to characterize the galaxy clusters in eFEDS and measure their masses using the process of weak gravitational lensing. The combination of the two datasets enabled the first cosmological study using galaxy clusters detected by eROSITA.
Their results show that, through comparison between the data and theoretical predictions, dark energy makes up around 76% of the total energy density in the universe. Moreover, the calculations indicated that the energy density of dark energy appears to be uniform in space and constant in time.
“Our results also agree well with other independent approaches, such as previous galaxy cluster studies as well as those using weak gravitational lensing and the cosmic microwave background,” says Bocquet. So far, all pieces of observational evidence, including the latest results from eFEDS, suggest that dark energy can be described by a simple constant, usually referred to as the ‘cosmological constant.’
“Although the current errors on the dark energy constraints are still larger than we would wish, this research employs a sample from eFEDS that after all occupies an area less than 1% of the full sky,” says Mohr. This first analysis has thus laid a solid foundation for future studies of the full-sky eROSITA sample as well as other cluster samples.
Reference: “Cosmological constraints from galaxy clusters and groups in the eROSITA final equatorial depth survey” by I-Non Chiu, Matthias Klein, Joseph Mohr and Sebastian Bocquet, 21 April 2023, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad957
More Stories
Пентагон обеспокоен новыми шпионскими спутниками Илона Маска
Сверхновая, впервые замеченная в 1181 году, выпустила светящиеся нити.
Астрономы ждут, когда звезда-зомби снова взойдет