 |
Астронет: А. Д. Чернин/ГАИШ Темная энергия вблизи нас http://variable-stars.ru/db/msg/1210535/node11.html |
10. Взвешиваем темную энергию в ближней Вселенной
Согласно нашей теории, поток расширения с хаббловским законом
скорости существует вне поверхности нулевого ускорения. Так что
минимальные расстояния, на которых может быть замечено локальное
расширение, должны быть не меньше, чем 
. Существенно, что
положение в пространстве этой "стартовой черты" никак не зависит
от индивидуальных свойств частиц, а полностью определяется одним
лишь балансом тяготения и антитяготения в ближней Вселенной.
Начальный участок локального потока показан на рис.4; это современная хаббловская диаграмма, построенная по самым свежим наблюдательным данным, полученным группой И.Д.Караченцева и астрономами Университета Турку (Финляндия). Глядя на нее, можно заметить, что в реальный хаббловский поток начинается как раз с расстояний, близких к радиусу нулевого ускорения. Отсюда вытекает возможность дать наблюдательную оценку плотности темной энергии в ближней Вселенной.
Рис.4. Современная диаграмма скорость-расстояние для начального участка хаббловского потока, построенная по данным группы И.Д.Караченцева и группы П.Теерикорпи. Показаны прямые, соответствующие глобальной постоянной Хаббла (H0) и универсальной постоянной Хаббла (HV), а также теоретическая кривая наименьшей скорости в потоке. |
Напомним формулу для радиуса нулевого ускорения:
Из нее видно, что если по
независимым данным известно, где стартует поток расширения, и
кроме того задана масса Местной группы 
, то плотность темной
энергии легко находится:
Но откуда можно независимо узнать величину ? В принципе,
стартовую черту локального потока можно распознать на диаграмме
скорость-расстояние (рис.3). Действительно, как мы говорили, на
поверхности нулевого ускорения скорости потока проходят через
минимум. Если бы на диаграмме имелось много наблюдательных точек,
гораздо больше, чем на рис.3, было бы заметно, где лежит минимум
скорости потока (положение минимума скорости одинаково для всех
траекторий). Однако даже и сейчас, при очень небольшом числе
точек на диаграмме, можно, глядя на нее, сказать, что минимум
скорости лежит, скорее всего, между одним и двумя мегапарсеками.
Действительно, при одном мегапарсеке поток расширения практически
еще не просматривается. А на двух мегапарсеках он уже довольно
ясно различим. Если принять такую осторожную, консервативную
оценку, то можно записать, что
Мпк. Из
наибольшего возможного значения, 
, (и при принятом выше
величине массы ) вытекает наименьшее возможное значение
плотности темной энергии:
Чтобы отличить локальную плотность от глобальной, мы отметили
здесь локальную плотность "черточкой", 
, а для
глобальной оставили прежнее обозначение 
. Глобальная
плотность,
г/см3,
служит нам просто
удобной мерой для интересующей нас локальной плотности; но,
конечно, интересно также сразу же сравнить эти плотности друг с
другом.
Соответственно получим верхний предел плотности из нижнего, 
Мпк, предела расстояний:
Как видим, из осторожного предположения следует весьма существенный результат: плотность темной энергии на расстоянии 1-2 Мпк не слишком сильно отличается от значения глобальной плотности.
Интервал допустимых значений плотности окажется более узким, если
принять за положение минимума скорости то расстояние на диаграмме
(рис.3), на котором находится галактика с наименьшим значением
измеренной скорости. На этой диаграмме самая низкая скорость у
галактики, находящейся на расстоянии
Мпк. Здесь
неопределенность возникает только из-за неизбежной конечной ошибки
реальных астрономических определений расстояния. Точность,
достигнутая группой Караченцева, рекордно высока, не хуже 0,1 Мпк.
Тогда из
Мпк находим двойное неравенство для
локальной плотности темной энергии, измеренной в единицах
глобальной плотности:
По таком (не слишком уверенном все же) выборе локальная
плотность оказывается еще ближе к глобальной.
В действительности точное "взвешивание" темной энергии в ближней Вселенной требует гораздо больше данных о галактиках локального потока на расстояниях 1-2 Мпк. Необходимо иметь скорости и расстояния не для нескольких галактик, а для многих десятков галактик (если их там столько наберется) и притом с точностью (желательно) выше той, что к настоящему времени была реально достигнута. Это несомненно одна из ключевых задач дальнейших исследований в локальном секторе космологии.
Однако уже сейчас космология располагает, как мы видим,
независимыми и вполне уверенными данными о темной энергии на
пространственных масштабах 
Мпк.
<< 9. Компьютерное моделирование | Оглавление | 11. Заключение >>