Pro темную материю

Вакуум, вопреки бытовой точке зрения, это не просто пустота, а состояние с минимальной возможной энергией, и эта энергия совсем не обязательно должна быть равна нулю. Если из какого-то объема убрать все частицы и поля, то, согласно законам квантовой механики, на сверхмалых расстояниях в этом объеме будут непрерывно рождаться и исчезать так называемые виртуальные частицы. Энергия этих частиц и является энергией вакуума. Свойства вакуума близки к требуемым для темной энергии – его плотность не зависит от времени, она определяется физикой очень малых расстояний и времен, вакуум не скучивается и, согласно квантовой физике, его давление отрицательно, что и приводит к появлению эффекта антигравитации. Эти особенности вакуума привели к тому, что он часто рассматривается в качестве основного кандидата на темную энергию.

Лямбда

Вернемся в прошлое. В 1917 году Альберт Эйнштейн увидел, что Вселенная по сути нестабильна. Эйнштейн решил добавить в свои уравнения греческую букву лямбду, обозначавшую космологическую постоянную, чтобы уравнения допускали пространственно-однородное статическое решение. Я уже упоминал ее выше, а также и то, что ее иногда называют лямбда-член.

По мнению Эйнштейна, во Вселенной должно было быть что-то такое, что не позволяет ей обрушиться – во Вселенной, полной материи, которая притягивает другую материю с помощью гравитации. Считается, что космологическая постоянная была введена Эйнштейном для того, чтобы уравнения допускали пространственно-однородное статическое решение. После открытия Хабблом доказательств расширения Вселенной больше не требовалась лямбда, и Эйнштейн от нее отказался. Но игнорировать полностью лямбду-член было нельзя, она оставалась в уравнении. И лямбду приравняли к нулю. Именно так и делали несколько поколений наблюдателей и теоретиков. Иногда ее вообще не упоминали, иногда говорили: «Предположим, что Λ = 0». Достоверных указаний на отличие космологической постоянной от нуля очень долго не было, поэтому она рассматривалась в общей теории относительности как необязательная величина, наличие которой зависит от эстетических предпочтений автора. Для большинства наблюдателей и теоретиков лямбда была – и одновременно ее не было. Она будто находилась в параллельном измерении, как призрак на чердаке. Однако то, что она не требовалась, совсем не значило, что ее нельзя разбудить, и время от времени теоретики это делали.

Фред Хойл, британский астроном и космолог (1915–2001)

Например, Герман Бонди и Томас Голд, а отдельно от них Фред Хойл, которые пытались создать новую модель Вселенной. Бонди и Голд называли ее «гипотетическим и широко обсуждаемым космологическим термином». Как и Эйнштейн, они не знали, что это, но дали ей ненулевое значение, потому что должно существовать что-то, подпитывающее расширение. Но затем теория Большого взрыва была подтверждена в частности через открытие реликтового излучения, и необходимость в «космологической постоянной», как стали называть лямбду-член, отпала. С другой стороны, нельзя сказать, что лямбда умерла вместе с теорией стационарной Вселенной, скорее, произошло нечто подобное вылету души из мертвого тела.

Затем лямбда стала связываться с квазарами, классом одних из самых ярких в видимой Вселенной астрономических объектов, мощность излучения которых иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звезд в галактиках типа нашей. Слово происходит от двух латинских слов, которые переводятся как «квазизвездный», или «похожий на звезду», и английского «радиоисточник», из которого взяли только первую букву, ставшую последней в слове «квазар», то есть получается «похожий на звезду радиоисточник».

Томас Голд, американский астроном (1920–2004)

Герман Бонди, австрийский и британский математик и космолог (1919–2005)

В оптическом диапазоне квазары похожи на звезды, но создают радиоизлучение. Однако это излучение считалось сильным только вначале (первый квазар был обнаружен в конце 1950-х), 90 % открытых к настоящему времени квазаров не создают сильного радиоизлучения. Предполагается, что квазары являются мощными активными ядрами галактик. Существует теория о том, что квазары представляют собой галактики на начальном этапе развития, в которых массивная черная дыра поглощает окружающую материю. Очень сложно определить точное число обнаруженных на сегодняшний день квазаров. Это объясняется одновременно и постоянным открытием новых, и отсутствием четкой границы между квазарами и другими типами галактик. В 1987 году говорили про 3594 квазара. В 2005 году астрономы заявили уже о 195 000 квазаров.