26 октября 2022

Астрофизики произвели более точный перерасчет количества темной энергии и темной материи во Вселенной

Моделирование структуры распределения тёмной материи в космосе

Ученые-астрофизики, используя данные о полутора тысячах взрывов сверхновых звезд определенного типа, произвели более точный перерасчет количества темной энергии и темной материи. Согласно результатам этих перерасчетов, на долю темной энергии приходится около двух третей (66.2%) от всего, что находится в нашей Вселенной. На долю материи приходится оставшаяся треть (33.8%), при этом, доля обычной материи, которую можно увидеть и почувствовать, составляет менее 5%.

Кроме процентного соотношения всех "ингредиентов" Вселенной, новые расчеты позволили уточнить значение скорости расширения Вселенной, которая известна под названием константы Хаббла. Это значение и по сей день является загадкой для ученых из-за того, что оно меняется в зависимости от масштабов измерения, локального или космического.

Напомним, что понятие темной материи было введено в обиход для объяснения некоторых несоответствий в астрономических наблюдениях. Темная материя невидима и неощутима, единственным ее проявлением в нашем мире является ее гравитация и связанные с этим эффекты. Согласно имеющимся теориям, темная материя может состоять из аксионов, WIMP-частиц или других субатомных частиц экзотического типа. Темная энергия, названная так из-за того, что нам пока еще ничего не известно о ее природе, является источником сил, ответственных за процесс ускоряющегося расширения Вселенной.

Расчеты и перерасчеты, о которых упоминалось выше, проводились в рамках проекта под названием Pantheon+. В рамках этого проекта проводился анализ данных о взрывах сверхновых типа Ia, мощнейших взрывах, которыми заканчивает свой жизненный цикл определенный тип звезд. Яркость и другие параметры таких взрывов являются известными величинами и их можно использовать для вычислений величины красного смещения, появляющегося вследствие расширения Вселенной.

В проект Pantheon+ были взяты данные о тысяче сверхновых Ia из предыдущего проекта Pantheon. Плюс к этому, ученые дополнили имеющиеся данные данными измерения структуры Вселенной при помощи анализа реликтового излучения, микроволнового фона, который является остатками самого первого излученного света.

Так же при расчетах были использованы данные проекта SH0ES, в рамках которого выполняется расчет константы Хаббла в локальном масштабе. Это позволило уточнить значение константы, которое стало равно 73.4 километра в секунду на мегапарсек. Тем не менее, это значение все еще сильно отличается от значения, полученного путем анализа фонового реликтового излучения.

Все эти новые значения и связанные с этим открытия имеют показатель достоверности, превышающий 5 сигма. Т.е. шанс, что все это является ошибкой или погрешностью, составляет один на миллион.

Однако, ученые возлагают большие надежды на новые астрономические инструменты, которые уже появились или появятся в скором времени. К этим инструментам относится космический телескоп James Webb, телескоп LSST, который имеет самую большую в мире цифровую камеру и строительство которого будет завершено в 2023 году, и космический телескоп Nancy Grace Roman Space Telescope, запуск которого будет произведен в середине 2020-х годов. Все эти телескопы позволят собрать большее количество более точных данных о взрывах сверхновых типа Ia, что должно приблизить нас вплотную к моменту окончательной разгадки тайн темной энергии и темной материи.