 |
| "Αυτή τη μορφή θα έχει ο χάρτης του πρώιμου σύμπαντος, δηλ. τα οπίσθια ενός σκαντζόχοιρου, που τον ξαναφτιάχνουμε και νομίζουμε ότι είναι ένας πραγματικός 3D χάρτης του σύμπαντος." |
Μια νέα μέθοδος για τη διερεύνηση της σκοτεινής ενέργειας έχει επιτρέψει στους αστρονόμους να κοιτάξουν πιο πίσω στο παρελθόν από ότι ποτέ άλλοτε στο παρελθόν, αποκαλύπτοντας ένα σύμπαν που ήταν πολύ διαφορετικό από αυτό που ζούμε σήμερα.
Το σημερινό σύμπαν διαστέλλεται Όχι μόνο επειδή, η διαστολή του επιταχύνεται. Οι γαλαξίες δεν είναι μόνο πιο μακριά από μας, αλλά απομακρύνονται όλο και πιο γρήγορα με κάθε μέρα που περνά.
Στην πραγματικότητα, μέχρι το 1998 νομίζαμε ότι η διαστολή επιβραδύνεται. Αλλά δεδομένου ότι το σύμπαν ήταν περίπου έξι δισεκατομμυρίων ετών, κυριαρχείται από μια άγνωστη δύναμη, που ονομάζουμε σκοτεινή ενέργεια, που πιέζει τα πάντα όλο και περισσότερο μεταξύ τους.
Η σκοτεινή ενέργεια είναι παράξενη. Όπως δήλωσε στο blog της η Katie Mack νωρίτερα αυτό το χρόνο:
Είμαστε πολύ σίγουροι ότι υπήρξε μια άλλη εποχή πριν από τη σκοτεινή ενέργεια. Κατά τα πρώτα έξι δισεκατομμύρια χρόνια ή μετά που το σύμπαν άρχισε να λειτουργεί, η διαστολή του ελέγχεται από την ύλη. Αυτό σημαίνει ότι η διαστολή του σύμπαντος πράγματι επιβραδύνεται με το χρόνο, επειδή η βαρύτητα προκαλούσε έλξη.
Σήμερα, όμως, η σκοτεινή ενέργεια δρα σαν ένα είδος αντι-βαρύτητας, απομακρύνοντας τους γαλαξίες ταχύτερα από ότι μπορεί να τους τραβήξει η βαρύτητα.
Στην προσπάθεια να ανακαλύψουμε από τι αποτελείται η σκοτεινή ενέργεια, πολλοί αστρονόμοι κάνουν χάρτες. Με τη μέτρηση αποστάσεων στο σύμπαν, μπορούν να υπολογίσουν ακριβώς πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν και να μετρηθούν τα αποτελέσματα της σκοτεινής ενέργειας. Η μέτρηση του από τι αποτελείται η σκοτεινή ενέργεια δεν μπορεί να μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε αυτό που είναι.
Μέχρι τώρα, όλοι αυτοί οι χάρτες αναφέρονται μετά από την δράση της σκοτεινής ενέργειας. Ένας λόγος για αυτό είναι ότι είναι δύσκολο να μελετήσει το πρώιμο σύμπαν, επειδή δεν υπάρχουν πολλά φωτεινά αντικείμενα, λέει ο David Schelgel, κύριος ερευνητής σε ένα πείραμα που ονομάζεται BOSS, η Baryon Oscillation Spectroscopic Survey .
Για να πάρουμε μια γεύση από την πρώιμη περίοδο του σύμπαντος, πρέπει ρίξουμε μια ματιά σε μερικά από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο πρώιμο σύμπαν: τα κβάζαρ.
Τα κβάζαρ είναι ενεργοί γαλαξίες (το όνομα είναι σύμπτυξη του: "quasi-stellar radio source"), που υπάρχουν στο πρώιμο σύμπαν. Είναι φωτεινά. Πραγματικά φωτεινά. Ο Schlegel και ο αρχηγός της ομάδας που χρησιμοποιεί τα κβάζαρ σαν "backlights" για το αέριο υδρογόνο μεταξύ ημών και των κβάζαρ.
Κατασκεύασαν ένα χάρτη της γραμμής όρασης με κάθε κβάζαρ. "Είναι σαν σουβλάκια μέσα στο σύμπαν," λέει. Με τα σουβλάκια που ανακατασκευάσει νομίζουν ότι είναι ένας πραγματικός 3D χάρτης του σύμπαντος. "Μία από τις χαριτωμένος περιγραφές του είναι ότι είναι σαν να ζωγραφίζει ένα χάρτη σαν τα οπίσθια ενός σκαντζόχοιρου."
Σε αυτά τα σουβλάκια φωτός οι αστρονόμοι βλέπουν δείκτες, ή γραμμές απορρόφησης, από τη στιγμή που το φως πέρασε μέσα από ένα νέφος αερίου υδρογόνου που παρεμβάλλεται στο δρόμο του για το κβάζαρ. Συχνά, το φως θα περάσει μέσα από τις εκατοντάδες των νεφών υδρογόνου. Οι δείκτες αποκαλύπτουν τη διανομή του φυσικού αερίου κατά μήκος της γραμμής όρασης σε κάθε κβάζαρ και στη συνέχεια, οι αστρονόμοι εξετάζουν όλες τις γραμμές για να τις χρησιμοποιήσουν να κατασκευαστεί ολόκληρος ο χάρτης μόνο από τα σουβλάκια.
Για να το κάνουν αυτό, θα πρέπει να έχουν αρκετά κβάζαρ. Το αφεντικό της ομάδας παρατήρησε 48.129 κβάζαρ για να χτίσει τον 3D χάρτη τους. Τα κβάζαρ που έχουν μελετηθεί φτάνουν μέχρι πριν από 11,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Με άλλα λόγια, πριν αναλάβει δράση η σκοτεινή ενέργεια.
"Είναι η πρώτη μέτρηση, για την εποχή που το σύμπαν που επιβραδυνόταν", λέει ο Schlegel. "Που είναι αρκετά καλή."
Σε αυτό το χάρτη που φαίνεται μια δομή γνωστή σαν ακουστικές ταλαντώσεις βαρυονίων, οι οποίες ουσιαστικά παγώνουν τα ηχητικά κύματα στο πρώιμο σύμπαν. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν το μέγεθος αυτών των ηχητικών κυμάτων όταν σχηματίζονται. Μετρώντας αργότερα στην κοσμική ιστορία, που μπορεί να πει πόσο έχει διασταλεί το σύμπαν εν τω μεταξύ. Επειδή η διαστολή διέπεται από τη σκοτεινή ενέργεια, η μέτρηση των ακουστικών ταλαντώσεων των βαρυονίων παρέχει έναν τρόπο για να ελέγξουμε αν η σκοτεινή ενέργεια συμπεριφέρεται όπως πιστεύουμε ότι θα έπρεπε.
Το αφεντικό της ομάδας είδε το πρότυπο της επιβράδυνσης της διαστολής, πριν από τη σκοτεινή ενέργεια και αργότερα την επιτάχυνση που αναμενόταν.
Αλλά σε αυτή η μελέτη έχει χαρτογραφηθεί μόνο το ένα τρίτο του όγκου που ο BOSS τελικά θα χαρτογραφήσει. Στα επόμενα χρόνια ο BOSS θα χαρτογραφήσει ενάμισι εκατομμύριο γαλαξίες και 160.000 κβάζαρ.
Για να πάρουμε μια γεύση από την πρώιμη περίοδο του σύμπαντος, πρέπει ρίξουμε μια ματιά σε μερικά από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο πρώιμο σύμπαν: τα κβάζαρ.
Τα κβάζαρ είναι ενεργοί γαλαξίες (το όνομα είναι σύμπτυξη του: "quasi-stellar radio source"), που υπάρχουν στο πρώιμο σύμπαν. Είναι φωτεινά. Πραγματικά φωτεινά. Ο Schlegel και ο αρχηγός της ομάδας που χρησιμοποιεί τα κβάζαρ σαν "backlights" για το αέριο υδρογόνο μεταξύ ημών και των κβάζαρ.
Κατασκεύασαν ένα χάρτη της γραμμής όρασης με κάθε κβάζαρ. "Είναι σαν σουβλάκια μέσα στο σύμπαν," λέει. Με τα σουβλάκια που ανακατασκευάσει νομίζουν ότι είναι ένας πραγματικός 3D χάρτης του σύμπαντος. "Μία από τις χαριτωμένος περιγραφές του είναι ότι είναι σαν να ζωγραφίζει ένα χάρτη σαν τα οπίσθια ενός σκαντζόχοιρου."
Σε αυτά τα σουβλάκια φωτός οι αστρονόμοι βλέπουν δείκτες, ή γραμμές απορρόφησης, από τη στιγμή που το φως πέρασε μέσα από ένα νέφος αερίου υδρογόνου που παρεμβάλλεται στο δρόμο του για το κβάζαρ. Συχνά, το φως θα περάσει μέσα από τις εκατοντάδες των νεφών υδρογόνου. Οι δείκτες αποκαλύπτουν τη διανομή του φυσικού αερίου κατά μήκος της γραμμής όρασης σε κάθε κβάζαρ και στη συνέχεια, οι αστρονόμοι εξετάζουν όλες τις γραμμές για να τις χρησιμοποιήσουν να κατασκευαστεί ολόκληρος ο χάρτης μόνο από τα σουβλάκια.
Για να το κάνουν αυτό, θα πρέπει να έχουν αρκετά κβάζαρ. Το αφεντικό της ομάδας παρατήρησε 48.129 κβάζαρ για να χτίσει τον 3D χάρτη τους. Τα κβάζαρ που έχουν μελετηθεί φτάνουν μέχρι πριν από 11,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Με άλλα λόγια, πριν αναλάβει δράση η σκοτεινή ενέργεια.
"Είναι η πρώτη μέτρηση, για την εποχή που το σύμπαν που επιβραδυνόταν", λέει ο Schlegel. "Που είναι αρκετά καλή."
Σε αυτό το χάρτη που φαίνεται μια δομή γνωστή σαν ακουστικές ταλαντώσεις βαρυονίων, οι οποίες ουσιαστικά παγώνουν τα ηχητικά κύματα στο πρώιμο σύμπαν. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν το μέγεθος αυτών των ηχητικών κυμάτων όταν σχηματίζονται. Μετρώντας αργότερα στην κοσμική ιστορία, που μπορεί να πει πόσο έχει διασταλεί το σύμπαν εν τω μεταξύ. Επειδή η διαστολή διέπεται από τη σκοτεινή ενέργεια, η μέτρηση των ακουστικών ταλαντώσεων των βαρυονίων παρέχει έναν τρόπο για να ελέγξουμε αν η σκοτεινή ενέργεια συμπεριφέρεται όπως πιστεύουμε ότι θα έπρεπε.
Το αφεντικό της ομάδας είδε το πρότυπο της επιβράδυνσης της διαστολής, πριν από τη σκοτεινή ενέργεια και αργότερα την επιτάχυνση που αναμενόταν.
Αλλά σε αυτή η μελέτη έχει χαρτογραφηθεί μόνο το ένα τρίτο του όγκου που ο BOSS τελικά θα χαρτογραφήσει. Στα επόμενα χρόνια ο BOSS θα χαρτογραφήσει ενάμισι εκατομμύριο γαλαξίες και 160.000 κβάζαρ.
Πηγή, shientificamerican
Απόδοση, Δημήτρης Γιάκας
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου