Темная энергия — пока экспериментально не обнаруженная форма материи, пронизывающая все наблюдаемое нами Мироздание. Именно она «ответственна» за то, что Вселенная не просто расширяется, но делает это с ускорением.
«Пощупать» эту энергию пока не удается, но это не значит, что о ней ничего нельзя сказать. Можно, в частности, оценить ее количество по тому влиянию, которая она оказывает на расширение Вселенной — его ускорение тем больше, чем больше во Вселенной в этот момент темной энергии.
Скорость расширения Вселенной и изменение этой скорости со временем астрономы определяют по сверхновым звездам. Их реальная светимость точно известна, поэтому по тому блеску, который удается наблюдать с Земли, можно точно установить расстояние от нас до сверхновой, а по красному смещению — скорость, с которой этот объект удалялся от нас в момент излучения видимого сегодня света.
Но у этого метода есть серьезное ограничение. Он подходит для изучения последних девяти миллиардов лет жизни Вселенной. Более древних сверхновых в ней очень мало. Между тем, возраст Вселенной оценивается примерно в 13.8 миллиарда лет. Заглянуть в начало ее жизни было бы крайне интересно.
Новая методика использует данные ультрафиолета (УФ) и рентгеновского излучения для оценки расстояний до квазаров.
Квазар — это огромная черная дыра, интенсивно поглощающая окружающую материю. Эта материя светится, причем очень ярко. Типичный квазар излучает на 1−2 порядка больше энергии, чем вся наша галактика. Что особенно приятно — квазары появились уже на заре существования Вселенной.
В окружающем квазар диске материи генерируется ультрафиолетовое излучение. Некоторые из ультрафиолетовых фотонов потом сталкиваются с электронами в облаке горячего газа над и под диском, и эти столкновения могут повысить их энергию до уровня рентгеновского излучения. Яркость квазара в УФ и рентгеновском диапазонах коррелируют: чем больше ультрафиолета было в начале, тем больше будет и рентгеновский блеск.
Таким образом можно вычислить истинную яркость квазара, а зная ее и ту, которую мы видим, — вычислить расстояние до него. После этого остается уже совсем немного: сопоставить расстояние с красным смещением объекта и сделать вывод о скорости удаления квазара от нас миллиарды лет назад, когда его свет был испущен.
Исследователи собрали данные для 1598 квазаров, и оценили скорость расширения Вселенной в очень ранние времена. Результаты показывают, что количество темной энергии растет со временем.
Поскольку это новый метод, астрономы предприняли дополнительные шаги, чтобы показать, что он дает надежные результаты. Они показали, что его результаты за последние девять миллиардов лет совпадают с тем, что было ранее получено по данным о сверхновых звездах.
