Два новых независимых исследования протестировали теорию относительности Альберта Эйнштейна (Albert Einstein) так, как никогда до сих пор никто этого не делал. Результаты, полученные при анализе данных рентген-обсерватории «Чандра» (Chandra X-ray Observatory), принадлежащего NASA, показали истинность выкладок Эйнштейна. Каждая группа астрофизиков изучала данные наблюдений за скоплениями галактик, которые являются самыми большими объектами во Вселенной .
Первое исследование, сделанное Фабианом Шмидтом (Fabian Schmidt) и Алексеем Вихлининым из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра Гарвардского университета (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), в соавторстве с Вейном Ху (Wayne Hu) из университета Чикаго (University of Chicago), США, сравнило альтернативную модель гравитации (известную под названием f(R)) с положениями общей теории относительности в объяснении ускорения распространения Вселенной. В настоящее время наиболее популярное объяснение этому ускорению дается через космологическую постоянную (cosmological constant), которая может быть объяснена как энергия, существующая в пустом пространстве. Эту энергию называют «черной энергией» или «темной энергией» (dark energy) .
В научной литературе термин «темная энергия» появился в конце прошлого века для обозначения физической среды, заполняющей всю Вселенную. В отличие от различных видов вещества и излучения, от которых можно (хотя бы теоретически) полностью очистить или экранировать некоторый объем, темная энергия в современной Вселенной неразрывно связана с каждым кубическим сантиметром пространства. С некоторой натяжкой можно сказать, что само пространство обладает массой и участвует в гравитационном взаимодействии. (Напомним, что согласно известной формуле E = mc2 энергия эквивалентна массе.)
Первое слово в термине «темная энергия» указывает на то, что эта форма материи не испускает и не поглощает никакого электромагнитного излучения, в частности света. С обычным веществом она взаимодействует только через гравитацию. Слово же «энергия» противопоставляет эту среду структурированной, то есть состоящей из частиц, материи, подчеркивая, что она не участвует в процессе гравитационного скучивания, ведущего к образованию галактик и их скоплений. Иными словами, плотность темной энергии, в отличие от обычного и темного вещества, одинакова во всех точках пространства .
Согласно теории f(R), космическое ускорение происходит не из-за некоей экзотической энергии, а из-за изменения силы тяжести. Измененная сила тяжести также влияет на величину, при которой небольшие увеличения количества вещества вырастают в массивные скопления галактик. Фабиан Шмидт и его коллеги использовали оценки масс 49 галактических скоплений, сравнили их с теоретической моделью Вселенной, исследованиями суперновых звезд и космического микроволнового фона, а также с распределением галактик в большом масштабе. Они не нашли никаких свидетельств того, что сила тяжести отличается от описанной в теории относительности на величинах больших, чем 130 млн световых лет.
Вторая группа американских ученых, под руководством Давида Рапетти (David Rapetti) из Института астрофизики и космологии частиц Кавли (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, KIPAC, at Stanford University and SLAC National Accelerator Laboratory), США, проанализировала огромное количество временных и пространственных величин в космосе .
До сих пор теория относительности подтверждалась экспериментами в масштабах от размера лаборатории до размера Солнечной системы. Таким образом, всегда оставалась вероятность, что теория окажется несостоятельной на пространствах значительно больших масштабов. Чтобы проверить это, ученые сравнили показатели рентген-обсерватории относительно того, как быстро скопления галактик растут по сравнению с предсказаниями Эйнштейна. Результаты оказались практически тождественными .
Всего группа Рапетти собрала и оценила данные о 238 кластерах, относительно которых существовала информация, ранее полученная с помощью рентген-телескопа ROSAT. Ее дополнили данные о 71 удаленном кластере, полученные с «Чандры», а также о 23 относительно рядом расположенных кластерах от ROSAT. Итоги наблюдений объединили с данными о суперновых, космическом микроволновом фоне, распределении галактик и оценках удаленности галактических скоплений .