Французские астрофизики нашли возможность провести геометрический тест на расширение Вселенной, разработанный более тридцати лет назад. То, что Вселенная расширяется с ускорением, было установлено в 1998 году, когда удалённые сверхновые типа Ia, используемые для определения расстояний, показали яркость, уступавшую расчётной. Ответственной за ускорение объявили тёмную энергию, которая должна давать примерно 72% общей плотности энергии Вселенной. В дальнейшем результаты этих опытов были подтверждены наблюдениями космического микроволнового фонового излучения и гравитационного линзирования.
Ещё один способ проверки выкладок теоретиков в 1979 году предложилиЧарльз Элкок (Charles Alcock), возглавляющий Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики, и ныне покойный польский астроном Богдан Пачинский (Bohdan Paczynski). Для выполнения тестирования необходимо выбрать некое симметричное распределение удалённых объектов, которое будет служить «стандартной сферой», и опытным путём оценить расположение этих объектов. Поскольку непосредственно измерять расстояния в космологии невозможно, учёные пользуются красным смещением, а конвертировать его значение в единицы длины помогают модели. Ошибочные параметры последних должны, очевидно, искажать вид наблюдаемого симметричного распределения, а это позволяет настроить модели так, чтобы они соответствовали реальности.
Тест Элкока — Пачинского довольно прост, но попытки его применения на практике, в которых «стандартными сферами» становились, к примеру, скопления галактик, терпели фиаско. Дело в том, что отделить собственные перемещения удалённых объектов от эффектов, связанных с расширением Вселенной, чрезвычайно сложно.
Французские исследователи решили эту проблему, рассмотрев оригинальную вариацию теста, основанную на наблюдении пар галактик. Логика подсказывает, что никакой выделенной пространственной ориентации такие двойные системы иметь не должны: в достаточно большом массиве данных будут попадаться системы, плоскости орбиты которых мы наблюдаем под самыми разными углами. Если определённое в эксперименте распределение всё же окажется неравномерным, модельные параметры придётся корректировать.
| Корректная (случайная) и некорректная пространственная ориентация пар галактик (иллюстрация из журнала Nature). |
К счастью, результаты новой работы полностью соответствуют стандартной космологической модели ΛCDM. Параметр уравнения состояния тёмной энергии wх здесь принимается равным минус единице, а авторы установили, что неравенство -1,12 < wх < -0,85 выполняется на уровне доверительной вероятности в 68,3%.
Информация для исследования была извлечена из каталогов Sloan Digital Sky Survey и DEEP2. В первом учёные выделили 721 пару галактик, расположенных на относительно небольшом расстоянии от нас, а во втором — 509 удалённых пар. Упомянутое выше неравенство было получено при объединении результатов вычислений с данными по акустическим барионным осцилляциям.
Будущие телескопы — Euclid и WFIRST — должны заметно увеличить число известных двойных галактических систем. Это позволит повысить точность расчётов и приблизиться к другим методикам; всего три месяца назад мы сообщали о вычислении wх по гравитационному линзированию, и тогда речь шла о неравенстве -1,12 < wх < -0,82 и уровне доверительной вероятности в 99%.
| Пара спиральных галактик в созвездии Дракона (иллюстрация НАСА, ESA, the Hubble Heritage, A. Evans). |
Полная версия отчёта опубликована в журнале Nature.
Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.
