Евклид: в поисках темной энергии

1 июля Европейское космическое агентство (ЕКА) запустит в космос телескоп Евклид (Euclid), который станет самым мощным инструментом для изучения темной энергии — загадочной силы, которая ускоряет расширение Вселенной. За шесть лет работы Евклид сделает то, что потребовало бы более ста лет от более старых телескопов, таких как Хаббл или Джеймс Уэбб. Основная цель миссии — разгадать тайну темной энергии, то есть ответить на вопрос: почему Вселенная начала расширяться все быстрее и быстрее?


Проблема возникла в конце 1990-х годов, когда астрономы обнаружили, что далекие сверхновые звезды не соответствуют ожидаемому поведению. По их измерениям, Вселенная не расширяется с постоянной скоростью; наоборот, ее расширение ускоряется. Это было неожиданно и непонятно. Но что-то этому способствовало.

С тех пор ученые предложили несколько гипотез для объяснения этого явления. Одна из них заключается в том, что темная энергия — свойство самого пространства. Альберт Эйнштейн был первым человеком, который понял, что пустое пространство — это не ничто. У пространства есть удивительные свойства, многие из которых только начинают раскрываться. Первое свойство, которое обнаружил Эйнштейн, заключается в том, что пространство может появляться из ничего.

Другая гипотеза предполагает, что темная энергия — некий вид энергии-флюида, который заполняет пространство. Или же может быть что-то не так с теорией гравитации Эйнштейна, и новая теория должна включать в себя какое-то поле, которое создает это космическое ускорение. Точный ответ на этот вопрос пока неизвестен, но ученые дали ему название. Они называют его темной энергией.

Что такое темная энергия? Больше неизвестного, чем известного. Мы знаем, сколько темной энергии есть, потому что мы знаем, как она влияет на расширение Вселенной. Кроме того, это полная загадка. Но это важная загадка. Оказывается, что примерно 68% Вселенной составляет темная энергия. Темная материя и обычная (барионная) материя составляют 26% и 5% соответственно, а другие компоненты, такие как нейтрино и фотоны, вносят очень малый вклад. Плотность темной энергии очень низка: 6×10 ⁻¹⁰ Дж/м³ (~7×10 −30 г/см³), намного меньше, чем плотность обычной материи или темной материи внутри галактик. Однако она доминирует в массо-энергетическом содержании Вселенной, потому что она однородна в пространстве.

Как Евклид будет изучать темную энергию? Евклид — это телескоп, работающий в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра — последний находится чуть дальше красного света, который видят люди. Телескоп собирает свет от далеких космических объектов и направляет его в два инструмента: визуализатор (VIS) и ближний инфракрасный спектрометр и фотометр (NISP).

Евклид будет измерять форму галактик на разных расстояниях от Земли и исследовать связь между расстоянием и красным смещением. Красное смещение — это изменение длины волны света от удаленных объектов из-за расширения Вселенной. Чем больше красное смещение, тем дальше объект и тем старше он по возрасту. Связь между формой галактик и их красным смещением поможет показать, как темная энергия способствует ускорению расширения Вселенной.

Евклид будет наблюдать за миллиардами галактик на расстоянии до 10 миллиардов световых лет от Земли, охватывая более трети небесной сферы. Таким образом, он создаст трехмерную карту крупномасштабной структуры Вселенной на протяжении ее истории. Евклид также будет изучать, как гравитация влияет на формирование структур во Вселенной и как она связана с природой темной энергии и темной материи.