Гравитация наоборот
Существование темной энергии почти доказано.
Объединенная группа британских и австралийских ученых опровергла гипотезу о том, что в разбегании галактик виновны ошибки в теории гравитации. Тем самым они подтвердили, что для объяснения этого явления подходит только одна гипотеза: в расширении Вселенной замешаны темная материя и темная энергия.
Можно представить разочарование ученых, которые после нескольких столетий тщательных наблюдений и великих открытий вдруг обнаружили, что практически ничего о Вселенной не знают. Именно такая ситуация сложилась в астрономии к концу ХХ века: расхождение между наблюдаемым миром и теорией, которая худо-бедно его описывала, достигло критического значения.
Существование гравитации по всем канонам должно было заставлять галактики притягиваться, а они, наоборот, разбегались! Чтобы спасти теоретические построения, основанные на Ньютоне с Эйнштейном, пришлось предположить, что во Вселенной есть еще некая невидимая материя, названная темной, и таинственная, не открытая до сих пор сила, нареченная темной энергией. Именно они противодействуют гравитации. Гипотеза об их существовании, выдвинутая в 1998 году, вскоре была подтверждена другими наблюдениями. Подсчеты показывали, что мы в космосе видим всего 4% из того, что в нем существует. Еще 22% массы Вселенной приходится на темную материю и 74% – на темную энергию. Постепенно выяснилось, что темная материя присутствует везде — от звезд и облаков межзвездной пыли до сверхскоплений галактик. Что она собой представляет — до сих пор неизвестно. Возможно, это еще не открытые элементарные частицы, или массивные черные дыры, или еще более фантастические «кротовые норы», которые, возможно, являются переходами в некие параллельные миры. И каждый удачный шаг в этом направлении ожидается с нетерпением.
Впрочем, у скептиков возникли сомнения: может, нет никаких гипотетических темных материи с энергией, просто на громадных космических расстояниях признанная до сих пор теория гравитации не работает или работает как-то не так? Над этой альтернативной гипотезой тоже трудились исследователи многих стран. И вот в начале мая поступило сообщение от объединенной международной группы ученых, исследующих космос при помощи космической обсерватории НАСА Galaxy Evolution Explorer (GALEX), а также англо-австралийского телескопа в Сайдинг Спринг Маунтин (Австралия). Они проверяли гипотезу о том, что на очень больших расстояниях гравитация уже не притягивает, а отталкивает тела.
Теперь она отвергнута окончательно, поскольку не соответствует тому, что увидели исследователи. Пять лет они изучали далекие галактики. Составив карту неба с 200 тыс. галактик, отстоящих от нас на расстояниях до семи миллиардов световых лет, ученые стали отыскивать в них пары галактик, родившихся, как близнецы, еще в пору младенчества Вселенной. В частности, измеряли расстояния между ними. Оказалось, что для ближних к нам пар галактик они минимальны. Чем дальше от нас расположены такие пары, тем расстояния больше, причем так, как если бы они разбегались с постоянным ускорением.
Наблюдали также за тем, как разрастаются скопления галактик. Гравитация притягивает к ним другие галактики, а темная энергия этому препятствует, замедляя процесс. Эти противоположные влияния позволили ученым оценить силу, с которой действует на космические объекты темная энергия. Получается, что она действительно буквально растаскивает галактики по Вселенной. Сначала неспешно, а потом все быстрее и быстрее. Галактики, удаленные от Земли на расстояние 1 млрд световых лет, убегают от нас со скоростью 24 тыс. км в секунду. Так что и сама Вселенная постепенно тоже становится все больше и больше. Такая вот гравитация наоборот.
В российском Астрономическом институте им. Штернберга при МГУ над данной загадкой тоже бились последние 15 лет. Поэтому результаты австралийских и британских ученых тут считают общим успехом. «Прежде мы были уверены, что все тела во Вселенной притягиваются. А сейчас оказывается, что она устроена совершенно не так. Есть еще что-то, что заполняет ее и заставляет ускоренно расширяться», — объясняет Владимир Липунов, профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии физического факультета МГУ имени Ломоносова.
Во всемирном поиске темной материи и темной энергии участвуют и украинские ученые из Института ядерной физики Денис Пода, Сергей Нагорный, Сергей Юрченко и Оксана Полищук. Вместе с исследователями из других стран они проводят эксперименты по «ловле» таинственных частиц, из которых, как представляется, состоит темная материя. Ученые назвали их ВИМП-частицами (Weakly Interactive Massive Particles). С обычной материей они могут вступать только в слабое взаимодействие, и зарегистрировать их можно лишь в том маловероятном случае, если вимп столкнется с ядром нормального атома. Ядро при этом отскочит и испустит фотон. На принципе улавливания таких фотонов и основана работа подземных детекторов (их в мире несколько), ищущих темную материю. Уже были сообщения от группы, работающей на детекторе DAMA, расположенном в подземной лаборатории Гранд-Сассо (Италия), о том, что ими предположительно зарегистрированы частицы, похожие на вимпы. Теперь, после опровержения альтернативной теории, гипотеза о темной энергии получила еще одно, хотя и косвенное, подтверждение.
Справка «УТГ»
Разбегание галактик описывается законом Хаббла — установленным экспериментально в 1929 г. правилом физической космологии, согласно которому красное смещение удаленных объектов пропорционально их расстоянию от наблюдателя. Таким образом, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она от нас удаляется.
