Egy csillagászok egy galaxisok és az univerzum evolúcióját ábrázoló csillagász-csoport megfigyelése szerint egy olyan alapvető szám, amely befolyásolja az atomok által kibocsátott fény színét, valamint az összes kémiai kölcsönhatást, nem változott több mint 7 milliárd év alatt.
Az eredményeket ma (április 18, hétfő) jelentik be az American Physical Society (APS) éves találkozóján Jeffrey Newman csillagász, a Lawrence Berkeley nemzeti laboratórium Hubble munkatársa, a DEEP2-t képviselő, a kaliforniai Berkeley Egyetem által vezetett együttműködésben. és az UC Santa Cruz. Newman 13:00kor bemutatja a DEEP2 projekt adatait és frissítését. EDT sajtótájékoztató a Marriott Waterside Hotelben, Tampa, Fla.
A finom szerkezetű állandó, egy maroknyi tiszta szám közül, amelyek központi szerepet töltenek be a fizikában, szinte minden olyan egyenletben felbukkan, amely az elektromosságot és a mágnesességet foglalja magában, beleértve azokat is, amelyek az atomok elektromágneses hullámok - fény - kibocsátását írják le. Alapvető természete ellenére azonban néhány teoretikus azt javasolta, hogy az a világegyetem öregedésével finoman megváltozzon, tükrözve az atomamag és az azt körülvevő elektronok közötti vonzás változását.
Az elmúlt években egy ausztrál csillagászok egy csoportja arról számolt be, hogy az állandó növekedett az univerzum életében mintegy 1000000-as részével, a távoli kvazárok fényelnyelésének mérése alapján, amikor a fény a galaxisok közelebb halad át nekünk. Más csillagászok azonban nem találtak ilyen változást ugyanazon technikával.
A DEEP2 felmérő csoport új megfigyelései közvetlenebb módszert alkalmaznak az állandó független mérésére, és a 30 000-nél nem változnak.
A finom szerkezeti állandó meghatározza az elektromágneses erő erősségét, amely befolyásolja az atomok összetartását és az atom energiájának szintjét. Bizonyos szinten ez segít az atomokból álló rendes anyag méretének meghatározásában ”- mondta Newman. "Ez a nulla eredmény azt jelenti, hogy az elméleti szakembereknek nem kell magyarázatot találniuk arra, hogy miért változhat annyira."
A görög alfa betűvel jelölt finom szerkezeti állandó az egyéb természet „állandóinak” aránya, amely egyes elméletekben megváltozhat a kozmikus idő alatt. Ha az elektron töltésének négyzete megegyezik a fénysebesség és a Planck állandója közötti idővel, akkor az alfa az újabb elmélet szerint csak akkor változik, ha a fénysebesség idővel megváltozik. Newman szerint a sötét energia vagy a nagy egységesítés egyes elméletei, különösen azok, amelyekben sok ismert dimenzió jár a tér és idő négyén túl, amelyekről ismertünk, a finomszerkezeti állandó fokozatos evolúciójára számítanak.
A DEEP2 egy ötéves felmérés a 7–8 milliárd fényév távolságban lévő galaxisokról, amelyek fényét az univerzum kibővítésével az eredeti hullámhosszának majdnem kétszeresére kinyújtották vagy vöröseltolják. Bár a Nemzeti Tudományos Alapítvány által támogatott együttműködési projektet nem a finom szerkezet állandójának változásainak keresésére tervezték, nyilvánvalóvá vált, hogy az eddig megfigyelt 40 000 galaxis egy részhalmaza szolgálja ezt a célt.
"Ebben a hatalmas felmérésben kiderül, hogy az adatok egy kis töredéke tökéletesnek tűnik a Jeff által feltett kérdés megválaszolására." - mondta a DEEP2 fő kutatója, Marc Davis, az UC Berkeley csillagászati és fizikai professzora. "Ez a felmérés valóban általános célú, és millió felhasználást fog felhasználni."
Néhány évvel ezelőtt, John Bahcall, az Advanced Study Institute intézetének csillagásza rámutatott, hogy a finom szerkezet állandójának variációinak keresésekor a távoli galaxisok emissziós vonalainak mérése sokkal közvetlenebb és kevésbé hajlamos a hibára, mint az abszorpciós vonalak mérése. Newman gyorsan rájött, hogy az oxigénkibocsátási vonalakat tartalmazó DEEP2 galaxisok tökéletesen alkalmasak bármilyen változás pontos mérésére.
"Amikor az ellentmondásos eredmények azt mutatják, hogy az abszorpciós vonalak megjelennek, akkor arra gondoltam, hogy mivel mindezen magas vöröseltolódási galaxisok vannak, akkor valószínűleg megtehetünk valamit nem az abszorpciós vonalakkal, hanem a mintánkban lévő kibocsátási vonalakkal" - mondta Newman. "A kibocsátási vonalak kissé eltérnek, ha a finom szerkezet állandó változik."
A DEEP2 adatok lehetővé tették Newmannak és kollégáinak, hogy az ionizált oxigén (OIII, azaz az oxigén, amely elvesztette két elektront) emissziós vonalainak hullámhosszát 5000-nél nagyobb pontosságon mérjék meg, amely 0,01 angström-nél jobb. Egy Angstrom, körülbelül egy hidrogénatom szélessége, egyenértékű 10 nanométerrel.
"Ez a pontosság, amelyet csak az a bolygót keresni próbálók haladnak meg" - mondta, utalva arra, hogy a csillagokon halvány hullámokat észleltek, mert a bolygók meghúzzák a csillagot.
A DEEP2 csapata összehasonlította a két OIII emissziós vonal hullámhosszait 300 különféle galaxison, különböző távolságra vagy vöröseltolódásokban, körülbelül 0,4 (körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt) vöröseltolódástól 0,8-ig (körülbelül 7 milliárd évvel ezelőtt). A mért finom szerkezeti állandó nem különbözött a mai értéktől, amely körülbelül 1/137. Az alfa-érték ebben a 4 milliárd éves időszakban sem emelkedő, sem lefelé mutató tendenciát nem mutatott.
"Null eredményünk nem a legpontosabb mérés, hanem egy másik módszer (az abszorpciós vonalakat tekintve), amely pontosabb eredményeket ad, szisztematikus hibákkal jár, amelyek miatt a módszerrel dolgozó emberek különböző eredményekkel járnak" - mondta Newman.
Newman az APS ülésén bejelentette a DEEP2 felmérés első évadának (2002) nyilvános közzétételét is, amely a csapat által felmérni kívánt 50 000 távoli galaxis 10% -át képviseli. A DEEP2 a DEIMOS spektrográfot használja a hawaii Keck II teleszkópon, hogy rögzítse e távoli galaxisok vöröseltolódását, fényességét és szín spektrumát, elsősorban a galaxiscsoportok összehasonlításakor, mint a mostanában. A most már több mint 80 százalékkal befejezett felmérésnek ezen a nyáron be kell fejeznie a megfigyeléseket, a teljes adatot pedig 2007-ig közzé kell tenni.
"Ez valóban egyedülálló adatkészlet, amely korlátozza mind a galaxisok fejlődését, mind az univerzum fejlődését az idő múlásával" - mondta Newman. „A Sloan Digital Sky Survey az elmúlt 2–3 milliárd évre visszatekintve 0,2-re vöröseltolódik. Valójában a 0.7-es vöröseltolódástól kezdjük, és a csúcsot 0,8-ra vagy 0,9-re tesszük, ami 7-8 milliárd évvel ezelőtt volt, amikor az univerzum fele olyan régi, mint ma. "
A felmérés befejezte azokat a méréseket is, amelyek fényt deríthetnek a sötét energia természetére - egy titokzatos energiára, amely áthatol az univerzumban, és úgy tűnik, hogy gyorsítja az univerzum tágulását. A csapat most a sötét energia különféle elméleteit modellezi, hogy összehasonlítsa az elméleti előrejelzéseket az új DEEP2 mérésekkel.
Ahogy Davis elmagyarázta, a sötét energia mennyisége, amely most az univerzumban az összes energia 70% -ára becsülhető, meghatározza a galaxisok és galaxiscsoportok fejlődését. Ha kiszámoljuk a távoli térrészben lévő kis csoportok és a hatalmas galaxiscsoportok számát vöröseltolódásuk és tömegük függvényében, meg lehet mérni azt az összeget, amellyel az univerzum napjainkra kibővült, ami a természetétől függ a sötét energia.
„Alapvetően megszámolja a klasztereket és azt kérdezi:„ Van-e sok vagy kevés? ”- mondta Davis. - Ennyi ez. Ha nagyon kevés klaszter létezik, ez azt jelenti, hogy a világegyetem sokféleképpen bővült. És ha nagyon sok klaszter létezik, akkor az univerzum nem bővült annyira. ”
Davis jelenleg összehasonlítja a DEEP2 méréseket a legegyszerűbb sötét energia elmélet előrejelzéseivel, de reméli, hogy együttműködik más elméletekkel az egzotikusabb sötét energia elméletek tesztelésekor.
"Ami valójában megpróbálják elérni, az az, hogy a sötét energia sűrűsége hogyan változik, ahogy az univerzum bővül" - mondta Martin White White, az UC Berkeley elméleti fizikus, a csillagászat és a fizika professzora, aki Davis-szel dolgozott. „Ha a sötét energia sűrűsége Einstein kozmológiai állandója, akkor az elméleti jóslat szerint az nem változik. A Szent Grál az, hogy valamilyen bizonyítékot szerezzen arról, hogy nem a kozmológiai állandó, hanem az, hogy valójában változik. "
Eredeti forrás: UC Berkeley
