Kép jóváírása: Chandra
Sötét energia. Létezik-e, és milyen tulajdonságai vannak? A csillagászok a NASA Chandra Röntgenmegfigyelő Intézetének galaxiscsoportos képeit használva új, hatékony módszert alkalmaztak a sötét energia észlelésére és érzékeltetésére. Az eredmények érdekes nyomokat kínálnak a sötét energia természetére és az Univerzum sorsára. A Marshall Center irányítja a Chandra programot.
Fénykép: Az Abell 2029 galaxis klaszterének kompozit képe (optikai: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; röntgen: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
A csillagászok a sötét energiát detektálták és kipróbálták egy erős, új módszer alkalmazásával, amely a NASA Chandra Röntgenmegfigyelő Intézete által készített galaxiscsoportok képeit használja. Az eredmények nyomon követik az univerzum tágulásának átmenetet egy lassuló fázistól egy gyorsuló fázisig több milliárd évvel ezelőtt, és érdekes nyomokat adnak a sötét energia természetére és az univerzum sorsára.
„A sötét energia talán a legnagyobb rejtély a fizikában” - mondta Steve Allen, az angliai Cambridge-i Egyetem Csillagászati Intézete (IoA), és a tanulmány vezetője. "Mint ilyen, rendkívül fontos, hogy függetlenül megvizsgáljuk annak létezését és tulajdonságait."
Allen és kollégái Chandrával 26 galaxiscsoportot tanulmányoztak olyan távolságokon, amelyek egy-nyolc milliárd év közötti könnyű utazási időnek felelnek meg. Ezek az adatok arra az időtartamra vonatkoznak, amikor az Univerzum lelassult az eredeti expanziójától, majd a sötét energia visszataszító hatása miatt újra felgyorsult.
„Közvetlenül látjuk, hogy az Univerzum tágulása felgyorsul, ha megmérjük a távolságot e galaxiscsoportokig” - mondta Andy Fabian, az IoA-ból is, a tanulmány társszerzője. Az új Chandra eredmények azt sugallják, hogy a sötét energia sűrűsége nem változik gyorsan az idővel, sőt állandó is lehet, összhangban állva a „kozmológiai állandó” fogalmával, amelyet Albert Einstein először vezetett be. Ha igen, akkor az Univerzum várhatóan örökre kiterjeszkedik, így sok milliárd év alatt az ismert galaxisoknak csak egy apró része megfigyelhető.
Ha a sötét energia sűrűsége állandó, akkor elkerülhető lesz az univerzum drámaibb sorsa. Ide tartozik a „Nagy szakadás”, ahol a sötét energia addig növekszik, amíg a galaxisok, a csillagok, a bolygók és végül az atomok elválasztódnak. A „nagy roppantás”, ahol az Univerzum végül összeomlik, szintén kizárt lenne.
Chandra sötét energiájának szondája a röntgen megfigyelések egyedülálló képességén alapszik, hogy felfedezzék és tanulmányozzák a forró gázt galaxiscsoportokban. Ezen adatok alapján meg lehet határozni a forró gáz tömegének és a klaszterben levő sötét anyag tömegének arányát. A gázfrakció megfigyelt értékei a klaszterhez viszonyított feltételezett távolságtól függnek, amely viszont a tér görbületétől és a sötét energia mennyiségétől függ az univerzumban.
Mivel a galaxis klaszterek annyira nagyok, úgy gondolják, hogy azok valós mintát képviselnek az univerzum anyagtartalmáról. Ha igen, akkor a forró gáz és a sötét anyag mennyiségének azonosnak kell lennie minden klaszternél. Ennek a feltételezésnek a felhasználásával Allen és munkatársai kiigazították a távolság skáláját annak meghatározására, hogy melyik illeszkedik az adatokhoz legjobban. Ezek a távolságok azt mutatják, hogy az Univerzum terjeszkedése először lelassult, majd körülbelül hat milliárd évvel ezelőtt kezdte felgyorsulni.
Chandra megfigyelései egyetértenek a szupernóva eredményeivel, ideértve a Hubble Űrtávcső (HST) eredményeit is, amelyek először a sötét energia hatását mutatták az univerzum gyorsulására. Chandra eredményei teljesen függetlenek a szupernóva technikától - mind a hullámhosszon, mind a megfigyelt tárgyakon. Az ilyen független ellenőrzés a tudomány sarokköve. Ebben az esetben segít eloszlatni a fennmaradó kételyeket, hogy a szupernóva-technika hibás.
„A Chandra módszerünknek semmi köze nincs más technikákhoz, tehát határozottan nem hasonlítják egymással a jegyzeteket - mondta Robert Schmidt, a németországi Potsdami Egyetem, a tanulmány újabb társa.
A sötét energia mennyiségére és annak időbeli változására vonatkozóan jobb korlátokat lehet elérni, ha a röntgen eredményeket összekapcsolják a NASA Wilkinson mikrohullámú anizotrópiás szonda (WMAP) adataival, amely a kozmikus mikrohullámú háttér sugárzás megfigyeléseit felhasználta a sötét energia bizonyítékainak felkutatására. a nagyon korai világegyetemben. A kombinált adatok felhasználásával Allen és kollégái azt találták, hogy a sötét energia az univerzum körülbelül 75% -át, a sötét anyag körülbelül 21% -át, a látható anyag körülbelül 4% -át teszi ki.
Allen és munkatársai hangsúlyozzák, hogy a mérések bizonytalanságai olyanok, hogy az adatok konzisztensek a állandó értékű sötét energiával. A jelenlegi Chandra-adatok azonban megengedik annak a lehetőségét, hogy a sötét energia sűrűsége idővel növekszik. A Chandra, a HST, a WMAP és a jövőbeli Constellation-X misszió részletesebb tanulmányainak sokkal pontosabb korlátozásokat kell tartalmazniuk a sötét energiára vonatkozóan.
"Amíg nem értjük meg jobban a kozmikus gyorsulást és a sötét energia természetét, nem remélhetjük, hogy megértjük az univerzum sorsát" - mondta Michael Turner, a Chicagói Egyetem független kommentátora.
A kutatást végző csoportba tartoztak Harald Ebeling a Hawaii Egyetemen és a késő Leon van Speybroeck a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból. Ezek az eredmények megjelennek a Királyi Csillagászat Társaság havi értesítéseiben.
A NASA Marshall űrrepülési központja, Huntsville, Alabama, a NASA Washingtoni Űrtudományi Irodájának Chandra programját kezeli. Northrop Grumman, a kaliforniai Redondo Beach, korábban a TRW Inc. volt a fő fejlesztő vállalkozás a obszervatórium számára. A Smithsonian Astrophysical Observatory irányítja a tudományt és a repülési műveleteket a Chandra X-ray Center-ről Cambridge-ben, Mass.
További információk és képek a következő címen érhetők el:
http://chandra.harvard.edu/
és
http://chandra.nasa.gov/
Eredeti forrás: NASA sajtóközlemény
