Виктор де Касто - Pro темную материю

Еще один метод, рекомендованный «Рабочей группой для решения вопроса темной энергии», – это использование барионных акустических осцилляций, или БАО. Это рябь плотности галактик или волны плотности в сверхбольших масштабах, сбивающие вещество в пузыри. Еще в 1970 году Джим Пиблс говорил звуковых волнах (акустических осцилляциях), которые проходили через первобытный газ с пиками интенсивности с интервалом в 436000 световых лет. По мере расширения Вселенной периоды между пиками интенсивности тоже удлинялись и в настоящее время составляют 476 млн световых лет. На пиках этих очень больших волн формировались галактики, и на основании распределения галактик по различным эпохам астрономы могут увидеть, как интервалы между пиками менялись со временем – и таким образом, как быстро расширялась Вселенная.

Если сверхновые типа Ia ведут себя как стандартные свечи, то интервалы между пиками – как стандартная линейка. Но 476 млн световых лет – это большой участок неба даже для космологии. Технически приложить «линейку» к карте было невозможно до 2005 года – до тех пор, пока участники проекта «Слоуновский цифровой небесный обзор» не нанесли на карту месторасположение 46748 галактик. Это был проект широкомасштабного исследования изображений и спектров звезд и галактик, названный в честь Альфреда Слоуна. Ставилась цель провести картографирование 25 % небесной сферы, получить снимки более 100 млн объектов и спектров для 1 млн объектов. Участники использовали 2,5-метровый широкоугольный телескоп в обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико.

Третий метод – слабое гравитационное линзирование, о котором я рассказывал выше. Предлагалось использовать искажение луча света от далеких галактик из-за гравитационного влияния находящихся на переднем плане скоплений галактик. Астрономы уже использовали этот метод для «взвешивания» темной материи, определяя формы миллионов галактик на различных расстояниях, что позволяло прозондировать массу вклинивающихся скоплений. После 1998 года слабое линзирование стали использовать для определения количества скоплений на протяжении эволюции Вселенной. Скорость скопления зависела от того, как быстро расширялась Вселенная и поэтому от влияния темной энергии в различные эпохи.

Четвертым методом пользовался Уильям Хольцапфель на Южном полюсе. Он тоже связан со скоплениями галактик и называется эффект Сюняева – Зельдовича в честь российских ученых астрофизика Рашида Сюняева (род. в 1943) и физика-теоретика Якова Зельдовича (1914–1976), которые предсказали его в 1969 году. Это изменение интенсивности радиоизлучения реликтового фона из-за обратного эффекта Комптона (или комптоновского рассеяния – некогерентного рассеяния фотонов на свободных электронах) на горячих электронах межзвездного и межгалактического газа. С помощью этого эффекта можно измерить диаметр скопления галактик, благодаря чему скопления могут быть использованы в качестве стандартной линейки при построении шкалы расстояний во Вселенной.

Уильям Хольцапфель высказал предположение, что если плотность темной материи или свойства темной энергии менялись, эти изменения в первую очередь должны отразиться в скоплениях галактик. Телескоп на Южном полюсе должен со временем поймать эти изменения. Сколько было скоплений такое-то количество миллиардов лет назад? Сколько сейчас? Нужно собрать как можно больше данных, сравнить с компьютерными моделями, использовать все возможные методы и работать дальше. Однако, судя по ускоряющемуся расширению, через сотню миллиардов лет мы останемся с одним скоплением галактик, нашим собственным, и не сможем видеть, что еще имеется во Вселенной.

Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс стали лауреатами Нобелевской премии, но до этого они получили и другие награды.

В 2006 году все трое были удостоены Премии Шао, учрежденной в 2002 году под покровительством Шао Ифу, филантропа, телемагната, одного из основателей кинематографа Китая. Эту награду называют Азиатской Нобелевской премией, вручается она по трем номинациям, в частности по астрономии. Лауреаты получают медаль и 1 млн долларов в каждой номинации. Если в какой-то номинации премия присуждается нескольким ученым, общая сумма делится поровну между всеми. Премия вручается «за значительные открытия в академических и научных исследованиях и разработках» тем, «чья работа оказала существенное положительное влияние на человечество». Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс получили ее за открытие ускоренного расширения Вселенной и гипотезу о наличии в ней энергетической плотности, не исчезающей даже в отсутствие материи и излучений.