Kreditna slika: Chandra
Tamna energija. Postoji li i koja su njegova svojstva? Koristeći slike galaksičkih klastera iz NASA-inog rendgenskog opservatorija Chandra, astronomi su primijenili snažnu, novu metodu za otkrivanje i ispitivanje tamne energije. Rezultati nude intrigantne tragove o prirodi tamne energije i sudbini Svemira. Marshall centar upravlja programom Chandra.
Foto: Kompozitna slika galaksičkog klastera Abell 2029 (Optical: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; X-zraka: NASA / CXC / IoA / S.Allen i dr.)
Astronomi su otkrili i ispitali tamnu energiju primjenjujući snažnu, novu metodu koja koristi slike klastera galaksija koje je napravio NASA-in Xandri opservatorij Chandra. Rezultati prate prijelaz širenja Svemira iz usporavajuće u ubrzavajuću fazu prije nekoliko milijardi godina i daju intrigantne tragove o prirodi tamne energije i sudbini Svemira.
"Tamna energija je možda najveća misterija u fizici", rekao je Steve Allen s Instituta za astronomiju (IoA) sa Sveučilišta u Cambridgeu u Engleskoj i voditelj studije. "Kao takvo, izuzetno je važno napraviti neovisni test njegova postojanja i svojstava."
Allen i njegovi kolege koristili su Chandra za proučavanje 26 nakupina galaksija na daljinama koje odgovaraju svjetlosnim vremenima putovanja između jedne i osam milijardi godina. Ti podaci obuhvaćaju vrijeme kada se Svemir usporio od svog prvobitnog širenja, prije nego što je ubrzao ponovno zbog odbojnog učinka tamne energije.
"Izravno smo vidjeli da se širenje Svemira ubrzava mjerenjem udaljenosti do tih galaksijskih skupina", rekao je Andy Fabian također iz IoA, koautor studije. Novi Chandra rezultati sugeriraju da se gustoća tamne energije ne mijenja brzo s vremenom i može biti čak i konstantna, u skladu s konceptom "kozmološke konstante" koji je prvi uveo Albert Einstein. Ako je to slučaj, očekuje se da se Svemir nastavi vječno širiti, tako da će tijekom mnogih milijardi godina biti vidljiv samo mali dio poznatih galaksija.
Ako je gustoća tamne energije konstantna, izbjeći će se dramatičnije sudbine za Univerzum. Tu se ubraja i „Veliki prasak“, gdje se tamna energija povećava sve dok se galaksije, zvijezde, planeti i atomi na kraju ne raspale. Također bi isključeno i „Veliko krčenje“, u kojem se svemir na kraju sruši na sebe.
Chandrova sonda tamne energije oslanja se na jedinstvenu sposobnost X-zraka promatranja da otkrivaju i proučavaju vrući plin u galaksijama. Iz tih podataka može se odrediti omjer mase vrućeg plina i mase tamne tvari u klasteru. Promatrane vrijednosti plinske frakcije ovise o pretpostavljenoj udaljenosti do grozda, što zauzvrat ovisi o zakrivljenosti prostora i količini tamne energije u svemiru.
Budući da su klasteri galaksija toliko veliki, smatra se da predstavljaju pošten uzorak sadržaja materije u svemiru. Ako je to slučaj, relativne količine vrućeg plina i tamne tvari trebaju biti iste za svaki klaster. Koristeći ovu pretpostavku, Allen i kolege prilagodili su mjerilo udaljenosti kako bi odredili koji od njih najbolje odgovara podacima. Ove udaljenosti pokazuju da se širenje Svemira najprije usporavalo, a zatim počelo ubrzavati prije otprilike šest milijardi godina.
Chandrova zapažanja slažu se s rezultatima supernove, uključujući one iz svemirskog teleskopa Hubble (HST), koji je prvi pokazao učinak tamne energije na ubrzanje svemira. Chandrovi rezultati su potpuno neovisni o tehnici supernove - kako u valnoj duljini tako i u promatranim objektima. Takva neovisna provjera je kamen temeljac znanosti. U ovom slučaju pomaže se otkloniti preostale sumnje da je tehnika supernove pogreška.
"Naša Chandra metoda nema nikakve veze s drugim tehnikama, tako da definitivno ne uspoređuju bilješke, da tako kažemo", rekao je Robert Schmidt sa Sveučilišta u Potsdamu u Njemačkoj, još jedan koautor studije.
Bolja ograničenja količine tamne energije i kako ona varira s vremenom dobivaju se kombiniranjem rezultata rendgenskih zraka s podacima NASA-ine Wilkinson mikrovalne pećnice za anizotropiju (WMAP) koja je koristila promatranje kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja kako bi otkrila dokaze za tamnu energiju u vrlo ranom Svemiru. Korištenjem kombiniranih podataka, Allen i njegovi kolege otkrili su da tamna energija čini oko 75% svemira, tamna tvar oko 21%, a vidljiva tvar oko 4%.
Allen i njegovi kolege ističu da su nesigurnosti u mjerenjima takve da su podaci u skladu s tamnom energijom koja ima stalnu vrijednost. Postojeći Chandra podaci omogućuju, međutim, mogućnost gustoće tamne energije s vremenom raste. Detaljnije studije s Chandra, HST, WMAP i budućom misijom Constellation-X trebale bi pružiti mnogo preciznija ograničenja tamne energije.
"Dok bolje ne razumijemo kozmičko ubrzanje i prirodu tamne energije, ne možemo se nadati da ćemo razumjeti sudbinu svemira", rekao je nezavisni komentator Michael Turner, sa Sveučilišta u Chicagu.
Tim koji je provodio istraživanje također su bili Harald Ebeling sa Sveučilišta na Havajima i pokojni Leon van Speybroeck iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku. Ti će se rezultati pojaviti u nadolazećem broju Mjesečnih obavijesti Royal Astronomy Society.
NASA-in centar za svemirske letove Marshall, Huntsville, Alabama, upravlja programom Chandra za NASA-in ured za svemirske znanosti u Washingtonu. Northrop Grumman iz Redondo Beacha, Kalifornija, bivši TRW, Inc., bio je glavni razvojni izvođač opservatorije. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolira znanost i operacije leta iz rendgenskog centra Chandra u Cambridgeu, Massachusetts.
Dodatne informacije i slike dostupne su na:
http://chandra.harvard.edu/
i
http://chandra.nasa.gov/
Izvorni izvor: NASA News Release
