метод

измерение тёмной энергии

Использование сверхновых для измерения тёмной энергии и космического ускорения.
12 статей · 4 формулы

Описание

Измерение тёмной энергии — это попытка количественно оценить таинственную силу, которая заставляет расширение Вселенной ускоряться. В основном это делается путём наблюдения далёких сверхновых типа Ia, которые служат стандартными свечами, поскольку их собственная яркость удивительно постоянна. Сравнивая их видимую яркость с красным смещением, астрономы могут определить, как скорость расширения менялась с течением космического времени. Эти наблюдения в 1998 году показали, что расширение не замедляется, как того требовала бы гравитация, а ускоряется, что подразумевает существование компонента с отталкивающей энергией, который теперь называют тёмной энергией.

История

Открытие космического ускорения по наблюдениям сверхновых было объявлено в 1998 году двумя независимыми группами под руководством Сола Перлмуттера и Брайана Шмидта и Адама Рисса, которые позже разделили Нобелевскую премию по физике за 2011 год.

Как это работает

Сверхновые типа Ia — это термоядерные взрывы белых карликов, которые достигают почти одинаковой пиковой светимости. Когда такая сверхновая обнаружена, астрономы измеряют её красное смещение (насколько её свет растянулся из-за космического расширения) и её видимую яркость. Расстояние определяется по яркости, а красное смещение даёт фактор расширения. Построение графика зависимости расстояния от красного смещения для множества сверхновых на разных расстояниях выявляет историю скорости расширения. Современные обзоры, такие как DESI, также используют барионные акустические осцилляции и другие методы для перекрёстной проверки этих измерений и отслеживания эволюции тёмной энергии во времени.

Где применяется

Измерения тёмной энергии необходимы для определения конечной судьбы Вселенной и для проверки теорий гравитации, а также они направляют разработку космических телескопов следующего поколения, таких как Euclid и космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман.

Любопытный факт

По оценкам, тёмная энергия составляет около 68% всего энергетического содержимого Вселенной, однако её физическая природа остаётся одной из самых больших нерешённых проблем в физике.

Граф понятий →

Формулы

$$P \propto N^2$$
Мощность масштабируется как квадрат числа атомов.
Что в формуле
PпеременнаяМощность — мощность Вт
NпеременнаяЧисло атомов — число частиц
p\propton^2 · 2510.12017
$$Om(z) = \frac{[H(z)/H_0]^2 - 1}{(1+z)^3 - 1}$$
Тест для моделей тёмной энергии; постоянна в ΛCDM, эволюционирует в альтернативных моделях.
Что в формуле
OmпеременнаяЗначение Ом-диагностики — om diagnostic
zпеременнаяКрасное смещение — красное смещение
HпеременнаяПараметр Хаббла при красном смещении z — hubble parameter км/(с·Мпк)
H_0переменнаяПостоянная Хаббла в современную эпоху — постоянная Хаббла км/(с·Мпк)
om(z)=\frac{[h(z)/h_0]^2-1}{(1+z)^3-1} · 2607.12745
$$w < -\frac{1}{3\Omega_{DE}}$$
Условие, при котором тёмная энергия вызывает космическое ускорение.
Что в формуле
wпеременнаяПараметр уравнения состояния тёмной энергии — параметр уравнения состояния
Ω_DEпеременнаяПараметр плотности тёмной энергии — density parameter
w_0<-\frac{1}{3ω_{de0}} · 2607.07348
$$\lambda_{\mathrm{FS}} \propto m_{\mathrm{hm}}^{-1/3}$$
Масштаб длины для свободного пробега частиц в тёмной материи.
Что в формуле
lambda_FSпеременнаядлина свободного пробега — free streaming length м
m_hmпеременнаямасса полумоды тёмной материи — half mode mass кг
proptoоператорпропорциональна — пропорциональность
λ_{{fs}}=5.2(\frac{m_{{hm}}}{10^7m_\odot})^{1/3}{кпк} · 2606.05277v1

Статьи по теме · 12

Эхо, рождённое тёмной энергией
Спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва Вселенная остыла настолько, что свет отделился от плазмы. Это реликтовое излучение до сих пор пронизывает космос — как первый аккорд симфонии, отзвук горячего начала.
Симфония тёмной энергии: от тяжёлого adagio к взрывному allegro
В космологии назрела драма: два главных музыкальных инструмента — оркестр ранней Вселенной и камерный ансамбль современного космоса — исполняют одну симфонию расширения в разном темпе.
Космический метроном сбился с ритма: тёмная энергия переписывает симфонию Хаббла
Космология — это музыка сфер, и постоянная Хаббла когда-то казалась нам надёжным метрономом. Но данные инструмента DESI, изучающего спектры миллионов галактик, намекают: дирижёр — тёмная энергия — сам меняет темп по ходу симфонии.
Космология2026-05-301 минarXiv:2606.00549экспресс
Гамма-всплески и сверхновые не нашли тёмной энергии с подвохом
Космологи устроили очную ставку двум видам космических взрывов. Сверхновые типа Ia — это звёзды, которые вспыхивают с почти одинаковой яркостью, поэтому служат надёжными маяками для измерения расстояний во Вселенной. Гамма-всплески гораздо мощнее, но капризнее: их видно с огромных расстояний, только вот сила вспышки каждый раз разная.
Космология2026-05-101 минarXiv:2605.09560экспресс
Тёмная энергия оживает
Воздушный шарик надувают. Сначала он раздувается быстро, потом медленнее, а потом вдруг — снова быстрее, словно кто-то подкачал насос. Именно это, похоже, происходит с нашей Вселенной. Астрономы из коллаборации Dark Energy Survey (DES) заглянули в прошлое космоса с помощью двух «линеек»: звуковых волн ранней Вселенной и взрывов сверхновых.
Пыль, которая намагничивает остатки звёзд
Когда массивная звезда взрывается сверхновой, её внешние слои разлетаются в пространство со скоростью тысячи километров в секунду. Возникает ударная волна — гигантский невидимый вал, который сгребает межзвёздный газ и пыль, как бульдозер.
Вселенная разгонялась, а теперь тормозит
Воздушный шар надувают. Сначала он раздувается медленно, потом кто-то резко доливает воздух — и шар расширяется быстрее. Но вот поток воздуха слабеет, и шар снова начинает раздуваться медленнее. Примерно так, согласно новой работе, вела себя Вселенная: после Большого взрыва она расширялась, потом вдруг ускорилась, а теперь ускорение сходит на нет.
Космология2026-04-021 минarXiv:2604.01713экспресс
Тёмная энергия как квантовый эффект
Если пространство — холст, то мазки на нём не могут быть бесконечно тонкими. Существует мельчайший отрезок, короче которого нет смысла измерять, — фундаментальная длина, задающая квантовую «зернистость» пространства-времени. Эта дискретность меняет саму геометрию: движение галактик и рост крупномасштабных структур отражают её влияние.
Космология2026-03-051 минarXiv:2603.04841экспресс
Лунный детектор услышит, как звучит тёмная энергия
До сих пор тёмную энергию — таинственную субстанцию, вызывающую ускоренное расширение космоса — изучали как двигатель автомобиля: только по набранной скорости расширения Вселенной.
Космология2025-12-081 минarXiv:2512.07931экспресс
Мерцание квазаров и переменчивая тёмная энергия: новый взгляд на расширение Вселенной
Два метода измерения скорости расширения Вселенной дают противоречивую картину. Измерения по вспышкам сверхновых, выполненные командой Адама Рисса, показывают более быстрое расширение, чем данные по реликтовому излучению — свету, оставшемуся после Большого взрыва.
Ритм Вселенной: тёмная энергия сбивается с постоянного темпа
Вселенная расширяется, и темп этого расширения задаёт тёмная энергия — загадочная сила, ускоряющая разбегание галактик. В стандартной космологической модели её плотность постоянна: космологическая постоянная, неизменный метроном с момента рождения мира.