Ciemna energia nie jest jeszcze odkrytą eksperymentalnie formą materii, która przenika cały obserwowany przez nas Wszechświat. To ona jest „odpowiedzialna” za to, że Wszechświat nie tylko rozszerza się, ale robi to z przyspieszeniem.
Nie można jeszcze „poczuć” tej energii, ale to nie znaczy, że nic nie można o tym powiedzieć. W szczególności można oszacować jego wielkość poprzez wpływ, jaki wywiera na rozszerzanie się Wszechświata - jego przyspieszenie jest tym większe, im w tym momencie we Wszechświecie jest więcej ciemnej energii.
Astronomowie określają tempo rozszerzania się Wszechświata i zmiany tego tempa w czasie przez supernowe. Ich rzeczywista jasność jest dokładnie znana, dlatego dzięki jasności, jaką można obserwować z Ziemi, można dokładnie określić odległość od nas do supernowej, a poprzez przesunięcie ku czerwieni, prędkość z jaką ten obiekt oddalał się od nas w momencie emisji światła widzialnego dzisiaj.
Ale ta metoda ma poważne ograniczenia. Nadaje się do badania ostatnich dziewięciu miliardów lat życia wszechświata. Jest w nim bardzo niewiele starszych supernowych. Tymczasem wiek Wszechświata szacuje się na około 13,8 miliarda lat. Byłoby niezwykle interesujące przyjrzeć się początkom jej życia.
Nowa technika wykorzystuje dane ultrafioletowe (UV) i rentgenowskie do oszacowania odległości do kwazarów.
Kwazar to ogromna czarna dziura, która intensywnie pochłania otaczającą materię. Ta sprawa świeci i bardzo jasno. Typowy kwazar emituje 1-2 rzędy wielkości więcej energii niż cała nasza galaktyka. Szczególnie przyjemne jest to, że kwazary pojawiły się już u zarania Wszechświata.
Promieniowanie ultrafioletowe jest generowane w dysku materii otaczającym kwazar. Niektóre fotony ultrafioletowe zderzają się następnie z elektronami w chmurze gorącego gazu nad i pod dyskiem, a te zderzenia mogą podnieść ich energię do poziomu promieniowania rentgenowskiego. Jasność kwazara w zakresie promieniowania UV i rentgenowskiego jest skorelowana: im więcej promieniowania ultrafioletowego było na początku, tym większa będzie jasność promieniowania rentgenowskiego.
W ten sposób możemy obliczyć prawdziwą jasność kwazara, a znając go i tego, który widzimy, możemy obliczyć odległość do niego. Potem pozostaje bardzo mało: porównać odległość z przesunięciem obiektu do czerwieni i wyciągnąć wniosek o tempie usuwania kwazara z nas miliardy lat temu, kiedy wyemitowano jego światło.
Film promocyjny:
Naukowcy zebrali dane dotyczące 1598 kwazarów i oszacowali tempo rozszerzania się Wszechświata w bardzo wczesnym okresie. Wyniki pokazują, że ilość ciemnej energii rośnie w czasie.
Ponieważ jest to nowa metoda, astronomowie podjęli dodatkowe kroki, aby wykazać, że daje ona wiarygodne wyniki. Wykazali, że jego wyniki z ostatnich dziewięciu miliardów lat pokrywają się z tym, co wcześniej uzyskano z danych dotyczących supernowych.
Szczegółowe informacje można znaleźć w artykule w Nature Astronomy. Pełen przedruk dostępny jest tutaj.
Sergey Sysoev