Темная энергия - это загадочное явление, которое действует в противовес гравитации и отвечает за ускорение расширения Вселенной. Хотя темная энергия составляет до трех четвертей массы-энергии космоса, ее глубинная природа ускользала от физиков на протяжении десятилетий. Темная энергия не имеет никаких реальных связей с темной материей, кроме общего слова "темная", что означает, что ученые не знают, что это такое.
В 2023 году ученые заявили, что обнаружили доказательства того, что темная энергия может быть объяснена типом энергии, хранящейся внутри черных дыр. Если это правда, то это означает, что наши нынешние модели Вселенной не требуют новых сил или полей, выходящих за рамки концепции гравитации Эйнштейна, чтобы объяснить темную энергию. Однако последующие исследования должны подтвердить эти выводы, прежде чем они будут широко приняты физиками в качестве объяснения темной энергии.
Кто открыл темную энергию?
Осознание того, что Вселенная расширяется, восходит к американскому астроному Эдвину Хабблу, который в 1929 году заметил, что чем дальше галактика находится от Земли, тем быстрее она удаляется от нас, сообщается на сайте космического телескопа Хаббла. Это не означает, что наша планета является центром Вселенной, скорее, все в космосе удаляется от всего остального с постоянной скоростью.
Спустя почти 60 лет после открытия Хаббла ученые сделали еще одно поразительное открытие. Исследователи уже давно пытались точно измерить космические расстояния, глядя на свет далеких звезд. В конце 1990-х годов, изучив далекие сверхновые, две независимые группы ученых обнаружили, что свет звездных взрывов тусклее, чем ожидалось. Это указывает на то, что Вселенная не только расширяется, но и ускоряется в своем расширении.
С тех пор это открытие не дает физикам покоя, а его первооткрывателям была присуждена Нобелевская премия по физике в 2011 году.
Что делает темная энергия?
Хотя исследователи не до конца понимают темную энергию, они использовали свои знания об этом явлении для построения моделей Вселенной, которые объясняют все - от Большого взрыва до современной крупномасштабной структуры галактик. Некоторые из этих моделей предсказывают, что темная энергия разорвет на части все сущее через миллиарды лет.
Ведущие объяснения темной энергии предполагают, что она является видом скрытой энергии, присущей ткани пространства-времени. "Эта простая модель очень хорошо работает на практике, и она является простым дополнением к космологической модели без необходимости изменять закон гравитации", - сказал ранее в интервью Live Science Баоцзю Ли, математический физик из Даремского университета в Великобритании. Но эта идея связана с одной серьезной проблемой: физики предсказывают, что значение энергии вакуума должно быть на 120 порядков выше, чем то, что космологи наблюдают в измерениях, сказал Ли.
В феврале 2023 года ученые, используя результаты измерений древних и спящих черных дыр, показали, что эти космические бегемоты растут быстрее, чем предсказывалось. Полученные результаты свидетельствуют о том, что черные дыры содержат тип вакуумной энергии, присущей ткани пространства-времени, которая может объяснить расширение Вселенной в рамках теории относительности Эйнштейна. Если результаты исследования подтвердятся, это будет означать, что для объяснения темной энергии не нужна новая физика. Они опубликовали свои выводы в двух статьях в журналах The Astrophysical Journal и The Astrophysical Journal Letters.
Альтернативная идея предполагает, что темная энергия - это дополнительная фундаментальная сила, присоединяющаяся к четырем уже известным (гравитация, электромагнетизм, сильные и слабые ядерные силы). Но эта гипотеза не объясняет, почему люди не замечают эту дополнительную силу в повседневной жизни. Поэтому теоретики также построили креативные модели, предполагающие, что эта таинственная сила каким-то образом скрыта.
Измеренная величина темной энергии в настоящее время является предметом напряженных дебатов между противоборствующими фракциями в физике. Некоторые исследователи измерили мощность темной энергии с помощью космического микроволнового фона, тусклого отголоска Большого взрыва, и получили одну оценку.
Однако другие астрономы, измеряющие силу темной энергии с помощью света далеких космических объектов, получили другое значение, и никто пока не смог объяснить это расхождение. Некоторые эксперты предположили, что сила темной энергии меняется со временем, однако сторонникам этой идеи еще предстоит убедить большинство своих коллег в правильности такого объяснения.
Дополнительные ресурсы:
- Узнайте больше о темной энергии из Университета Суинберна в Австралии.
- Вот определение темной энергии и темной материи от NASA Science.
- Посмотрите «Большие тайны: темная энергия» от Fermilab.
