Kreditna slika: Chandra
Temna energija. Ali obstaja in kakšne so njegove lastnosti? S pomočjo slik galaksijskih grozdov iz Nasinega rentgenskega observatorija Chandra so astronomi uporabili zmogljivo, novo metodo za zaznavanje in sondiranje temne energije. Rezultati ponujajo intrigantne namige o naravi temne energije in usodi Vesolja. Center Marshall upravlja program Chandra.
Foto: sestavljena slika galaksijskega grozda Abell 2029 (optično: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; rentgen: NASA / CXC / IoA / S.Allen idr.)
Astronomi so zaznali in preizkusili temno energijo z uporabo nove, nove metode, ki uporablja slike skupin galaksij, ki jih je naredil Nasin rentgenski observatorij Chandra. Rezultati izsledijo prehod širitve Vesolja iz upočasnjene v pospešujočo fazo pred nekaj milijardami let in dajejo zanimive namige o naravi temne energije in o usodi Vesolja.
"Temna energija je morda največja skrivnost v fiziki," je dejal Steve Allen z Inštituta za astronomijo (IoA) na univerzi v Cambridgeu v Angliji in vodja študije. "Kot tak je izredno pomembno opraviti neodvisen preizkus njegovega obstoja in lastnosti."
Allen in njegovi sodelavci so Chandra preučili 26 skupin galaksij na razdaljah, ki ustrezajo svetlobnim potovanjem med eno in osmo milijardo let. Ti podatki zajemajo čas, ko se je Vesolje upočasnilo od prvotne širitve, preden je spet pospešilo zaradi odbijajočega učinka temne energije.
"Neposredno vidimo, da se širjenje Vesolja pospešuje z merjenjem razdalj do teh skupin galaksij," je dejal Andy Fabian, tudi soavtor študije IoA. Novi Chandra rezultati kažejo, da se gostota temne energije s časom ne spreminja in je lahko celo konstantna, kar je skladno s konceptom „kozmološke konstante“, ki ga je prvi uvedel Albert Einstein. Če je tako, se pričakuje, da se bo Vesolje večno širilo, tako da bo v več milijard letih opazen le majhen del znanih galaksij.
Če je gostota temne energije konstantna, bi se izognili bolj dramatičnim usodam za vesolje. Sem spadajo "Veliki razmiki", kjer se temna energija poveča, dokler se galaksije, zvezde, planeti in atomi na koncu ne raztrgajo. Izključen bi bil tudi „Veliki krč“, kjer se vesolje sčasoma sesede na sebi.
Chandrova sonda za temno energijo se opira na edinstveno sposobnost rentgenskih opazovanj zaznavanje in proučevanje vročega plina v galaksijskih grozdih. Iz teh podatkov je mogoče določiti razmerje mase vročega plina in mase temne snovi v grozdu. Opazovane vrednosti plinske frakcije so odvisne od predvidene razdalje do grozda, ki je odvisna od ukrivljenosti prostora in količine temne energije v vesolju.
Ker so galaksije grozdov tako velike, se šteje, da predstavljajo pošten vzorec vsebine snovi v vesolju. Če je tako, bi morale biti relativne količine vročega plina in temne snovi enake za vsak grozd. S to predpostavko sta Allen in sodelavci prilagodili lestvico razdalje, da so določili, katera najbolj ustreza podatkom. Te razdalje kažejo, da se je širitev Vesolja najprej upočasnila in nato začela pospeševati pred približno šestimi milijardami let.
Chandrova opažanja se strinjajo z rezultati supernove, vključno s vesoljskim teleskopom Hubble (HST), ki je prvi pokazal vpliv temne energije na pospeševanje vesolja. Rezultati Chandre so popolnoma neodvisni od tehnike supernove - tako v valovni dolžini kot v opazovanih objektih. Takšno neodvisno preverjanje je temelj znanosti. V tem primeru pomaga odpraviti preostale dvome o pomanjkljivi tehniki supernove.
"Naša metoda Chandra nima nobene zveze z drugimi tehnikami, zato zagotovo ne primerjajo zapiskov, tako rekoč," je dejal Robert Schmidt z univerze v Potsdamu v Nemčiji, še en soavtor študije.
Boljše omejitve količine temne energije in tega, kako se spreminja s časom, dobimo s kombiniranjem rezultatov rentgenskih podatkov s podatki iz Nasine sonde Wilkinson Microwave Anisotropy (WMAP), ki je za odkrivanje dokazov za temno energijo uporabila opažanja kozmičnega mikrovalovnega ozadja. v zelo zgodnjem Vesolju. S kombiniranimi podatki so Allen in njegovi sodelavci ugotovili, da temna energija predstavlja približno 75% vesolja, temna snov okoli 21%, vidna pa približno 4%.
Allen in njegovi sodelavci poudarjajo, da so negotovosti pri meritvah takšne, da so podatki skladni s temno energijo, ki ima stalno vrednost. Vendar pa sedanji podatki o Chandri dopuščajo možnost, da se gostota temne energije s časom povečuje. Natančnejše študije Chandra, HST, WMAP in prihodnje misije Constellation-X bi morale zagotoviti veliko natančnejše omejitve glede temne energije.
"Dokler ne bomo bolje razumeli kozmičnega pospeška in narave temne energije, ne moremo upati, da bomo razumeli usodo vesolja," je dejal neodvisni komentator Michael Turner z univerze v Chicagu.
V ekipo, ki je vodila raziskavo, sta bila tudi Harald Ebeling z univerze na Havajih in pokojni Leon van Speybroeck iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko. Ti rezultati bodo objavljeni v prihodnji številki Mesečnih obvestil Royal Astronomy Society.
Nasin center za vesoljske polete Marshall v Huntsvilleu, Alaha, upravlja program Chandra za Nasino urado za vesoljske znanosti v Washingtonu. Northrop Grumman iz Redondo Beacha v Kaliforniji, prej TRW, Inc., je bil glavni razvojni izvajalec opazovalnice. Smithsonian Astrophysical Observatory nadzoruje znanost in letalske operacije iz rentgenskega centra Chandra v Cambridgeu, Massachusetts.
Dodatne informacije in slike so na voljo na:
http://chandra.harvard.edu/
in
http://chandra.nasa.gov/
Izvirni vir: NASA News Release
