Гравітація навпаки
Існування темної енергії майже доведено.
Об’єднана група британських і австралійських учених спростувала гіпотезу про те, що в розбіганні галактик винні помилки в теорії гравітації. Таким чином вони підтвердили, що для пояснення цього явища годиться тільки одна гіпотеза: у розширенні Всесвіту замішані темна матерія й темна енергія.
Можна уявити розчарування вчених, які після декількох сторіч ретельних спостережень і великих відкриттів раптом зрозуміли, що майже нічого про Всесвіт не знають. Саме така ситуація склалася в астрономії наприкінці ХХ століття: різниця між спостережуваним світом і теорією, яка хоч трохи його описувала, досягла критичного значення.
Існування гравітації за всіма канонами мало змушувати галактики притягуватися, а вони, навпаки, розбігалися! Щоб урятувати теоретичні міркування, які ґрунтуються на Ньютоні з Ейнштейном, довелося припустити, що у Всесвіті є ще якась невидима матерія, названа темною, і таємнича, не відкрита досі сила, названа темною енергією. Саме вони протидіють гравітації. Гіпотеза про їхнє існування, висунута в 1998 році, незабаром була підтверджена іншими спостереженнями. Підрахунки показували, що ми в космосі бачимо лише 4% з того, що в ньому існує. Ще 22% маси Всесвіту припадає на темну матерію й 74% — на темну енергію. Поступово з’ясувалося, що темна матерія присутня скрізь — від зірок і хмар міжзоряного пилу до надскупчень галактик. Що вона собою являє — досі невідомо. Можливо, це ще не відкриті елементарні частинки, або масивні чорні діри, або ще фантастичніші «кротячі нори», які, можливо, є переходами в якісь паралельні світи. І кожен удалий крок у цьому напрямку очікується з нетерпінням.
Утім, у скептиків виникли сумніви: може, немає ніякої гіпотетичної темної матерії з енергією, просто на величезних космічних відстанях визнана досі теорія гравітації не діє або діє якось не так? Над цією альтернативною гіпотезою теж працювали дослідники багатьох країн. І от на початку травня надійшло повідомлення від об’єднаної міжнародної групи вчених, які досліджують космос за допомогою космічної обсерваторії НАСА Galaxy Evolution Explorer (GALEX), а також англо-австралійського телескопа в Сайдінг Спрінг Маунтін (Австралія). Вони перевіряли гіпотезу про те, що на дуже великих відстанях гравітація вже не притягує, а відштовхує тіла.
Тепер її відкинуто остаточно, бо вона не відповідає тому, що побачили дослідники. П’ять років вони вивчали далекі галактики. Склавши карту неба з 200 тис. галактик, розташованих від нас на відстанях до семи мільярдів світлових років, учені почали шукати в них пари галактик, які народилися, наче близнюки, ще на початку існування Всесвіту. Зокрема, вимірювали відстані між ними. Виявилося, що для ближніх до нас пар галактик вони мінімальні. Що далі від нас розташовані такі пари, то більше відстані, причому так, наче вони розбігалися з постійним прискоренням.
Спостерігали також за тим, як розростаються скупчення галактик. Гравітація притягує до них інші галактики, а темна енергія цьому перешкоджає, сповільнюючи процес. Ці протилежні впливи дозволили вченим оцінити силу, з якою діє на космічні об’єкти темна енергія. Отже, вона дійсно буквально розкидає галактики у Всесвіті. Спочатку неквапно, а потім усе швидше й швидше. Галактики, віддалені від Землі на 1 млрд світлових років, тікають від нас зі швидкістю 24 тис. км на секунду. Тож і сам Всесвіт поступово теж стає усе більше й більше. Така от гравітація навпаки.
У російському Астрономічному інституті ім. Штернберга при МГУ над цією загадкою теж билися останні 15 років. Тому результати австралійських і британських учених тут уважають загальним успіхом. «Колись ми були впевнені, що всі тіла у Всесвіті притягуються. А зараз виявляється, що він улаштований зовсім не так. Є ще щось, що заповнює його й змушує прискорено розширюватися», — пояснює Володимир Липунов, професор кафедри астрофізики й зоряної астрономії фізичного факультету МДУ імені Ломоносова.
У всесвітньому пошуку темної матерії й темної енергії беруть участь і українські вчені з Інституту ядерної фізики Денис Пода, Сергій Нагорний, Сергій Юрченко й Оксана Поліщук. Разом із дослідниками з інших країн вони проводять експерименти з «лову» таємничих частинок, з яких, як уважають, складається темна матерія. Учені назвали їх ВІМП-частинками (Weakly Interactive Massive Particles). Зі звичайною матерією вони можуть вступати тільки в слабку взаємодію, і зареєструвати їх можна тільки в тому малоймовірному випадку, якщо вімп зіштовхнеться з ядром нормального атома. Ядро при цьому відскочить і випустить фотон. Саме на принципі вловлювання таких фотонів і ґрунтується робота підземних детекторів (їх у світі декілька), які шукають темну матерію. Уже були повідомлення від групи, яка працює на детекторі DAMA, розташованому в підземній лабораторії Гранд-Сассо (Італія), про те, що ними приблизно зареєстровані частинки, схожі на вімпи. Тепер, після спростування альтернативної теорії, гіпотеза про темну енергію одержала ще одне, хоча й непряме, підтвердження.
Довідка «УТГ»
Розбігання галактик описується законом Хаббла — установленим експериментально в 1929 р. правилом фізичної космології, відповідно до якого червоний зсув віддалених об’єктів пропорційний їхній відстані від спостерігача. Таким чином, що далі від нас галактика, то швидше вона від нас віддаляється.
