Ученые из Астрономического института Гавайского Университета под руководством Иштвана Сапуди (István Szapudi) проводили исследования влияния самых крупных из известных структур во Вселенной на распределение реликтового космического излучения на небе. Было проведено сравнение существующих данные по галактикам (1.1 миллион самых ярких галактик из обзора Sloan Digital Sky Survey, в области, покрывающей 7500 квадратных градусов в районе Северного галактического полюса) с картами реликтового космического излучения WMAP.

Самые крупные из известных структур во Вселенной это сверхскопления галактик – большие области пространства, имеющие размеры порядка пол-миллиарда световых лет, где наблюдается высокая концентрация галактик; и супервойды (или сверхпустоты) – такие же огромные области пространства, в которых практически отсутствуют галактики и звезды.

Влияние одного сверхскопления (или супервойда) на величину микроволнового излучения, мало. Оно меньше собственных (космологических) вариаций температуры реликтового излучения. Для выявления этого эффекта сигнала было проведено усреднение карт вокруг 50 самых больших сверхскоплений, а так же вокруг 50 самых больших сверхпустот. Результат представлен на рисунке.

Сравнение указанных карт показало, что сверхскопления совпадают с направлением, где микроволновое излучение более интенсивно (красные или оранжевые кружки), а супервойды – с направлением, где реликтовое излучение слабее (голубой цвет)(Credit: B. Granett, M. Neyrinck, I. Szapudi).

Результат был интерпретирован как воздействие темной энергии из-за влияния интегрального эффекта Сакса-Вольфа (Sachs-Wolfe effect). Суть его состоит в следующем.

Когда свет проходит через сверхскопление, то длина волны излучения укорачивается из-за разности гравитационных потенциалов в сверхскоплении и вне его. Когда же излучение покидает сверхскопление, то его длина волны должна увеличиться до исходного значения. Однако наличие темной энергии приводит к тому, что часть приобретенной квантами излучения энергии у них остается. Аналогично выглядит ситуация в супервойдах: за счет влияния темной энергии должно наблюдаться снижение энергии (температуры) космического излучения.

Практическое подтверждение существования темной энергии очень важно. Ее наличие объясняет, например, открытое в 1998 году ускорения расширения Вселенной. Если бы эволюция происходила только за счет сил гравитации обычного вещества, то расширение Вселенной должно было бы происходить с замедлением.

Таким образом, с помощью предложенного метода оказалось реальным увидеть влияние сверхскоплений и супервойдов на проходящее через них микроволновое излучение. Это своеобразный подарок на память: темная энергия как бы оставляет реликтовому излучению информацию о том, где оно побывало.

Статья с описанными результатами будет опубликована в Astrophysical Journal Letters.