Як ми дізналися, що Всесвіт розширюється пришвидшено

Всесвіт розширюється.
І якщо охопити величезні міжгалактичні масштаби, то виявиться, що всі об'єкти у всесвіті взаємно віддаляються.
Але, дізнавшись, що всесвіт розширюється, ви можете поцікавитися - чи продовжить він розширюватись так, як зараз, або ж його розширення врешті решт припиниться і всесвіт стиснеться через дію гравітації?
Все, що вам потрібно зробити - це навести свій телескоп на далеку галактику, виміряти наскільки швидко вона віддаляється від нас, почекати близька мільйона років, а потім знову виміряти її швидкість, щоби з'ясувати рухається ця галактика швидше, чи повільніше ніж раніше.
Але, якщо не можете чекати мільйон років, то ось, що ви можете зробити.
Проведіть спостереження різних галактик.
Оскільки світлу потрібен час або дійти до нас, ми бачимо далеку галактику такою, якою вона була мільйони або навіть мільярди років тому.
Тож, спостерігати велику кількість галактик, що перебувають на різних відстанях від нас - це ніби дивитися на одну і ту саму галактику в різні моменти часу.
Світло від зірок далекої галактики може повідомити нам дві важливі речі.
Перша - це швидкість цієї галактики.
Світло від об'єкта, що віддаляється від нас зазнає червоного зміщення.
Цей ефект властивий і звуку, наприклад від сирени автомобіля, який віддаляється.
Величина червоного зміщення показує нам, наскільки швидко зірки віддаляються від нас.
Якщо світло від зірки на 5% червоніше ніж повинно бути, це означає, що зірка рухається від нас зі швидкістю, що становить 5% від швидкості світла.
Світло також може повідомити нам наскільки далеко розташована зірка, а отже і її материнська галактика.
Коли ви їдете вночі, ви можете визначити, наскільки далеко від вас перебуває мотоцикл, порівнюючи видиму яскравість його фари з яскравістю цієї ж фари на меншій відстані.
Аналогічний метод застосовується і до зірок.
Існує досить рідкісний тип спалахів наднових, який можна порівняти з еталонною фарою або свічкою.
Цей вибух характеризується максимальною світністю, яка приблизно в 5 мільярдів разів більша ніж світність Сонця.
І, що найважливіше, ця світність є однаковою для усіх наднових цього типу.
Наднові типу 1А спалахують у галактиці на кшталт нашої лише кілька разів на тисячоліття, але галактик у всесвіті дуже багато, тож, якщо спостерігати достатньо велику ділянку неба, то можна побачити більше ніж 10 наднових щомісяця.
Порівнюючи відому яскравість з розрахованою для цих наднових, ми можемо визначити, наскільки далеко розташована кожна конкретна наднова типу 1А.
Чим менше світла приходить від наднової, тим більше відстань до неї.
Колір і загалом спектр наднової типу 1А показує нам, з якою швидкістю вона віддаляється від нас, а її яскравість ніби лінійка дозволяє нам виміряти відстань до неї, або визначити час, який знадобиться світлу, щоби дійти до нас.
Вимірюючи швидкість віддаляння різних наднових на різних відстанях, а отже і в різні моменти в минулому, ми можемо нанести ці значення на графік розширення всесвіту в часі.
Пряма лінія означає, що всесвіт розширюється з постійною швидкістю.
Крива ж лінія вказує на те, що розширення пришвидшується, або сповільнюється.
Тривалий час ми вважали, що ця лінія пряма, або трохи вигнута в бік уповільнення.
Але, коли астрономи нарешті уважно дослідили наднові в дуже далеких галактиках, то виявили, що темп розширення всесвіту сьогодні вищий ніж був раніше.
Всесвіт розширюється із прискоренням!
У нас є кілька ідей, чому темп зростає, але сама причина розширення досі точно не відома.
Одна з найпростіших і найпопулярніших ідей полягає в тому, що повсюди існує енергія вакууму, якій можна приписати від'ємний тиск.
І ми не можемо виявити цю енергію жодним іншим способом окрім, як вимірюючи розширення всесвіту.
Тому ми називаємо її "темною енергією".