Program badawczy NASA - „ Galaxy Evolution Explorer” - pięcioletnia obserwacja ponad 200.000 galaktyk, pozwalająca cofnąć się w czasie kosmicznym o ponad 7 miliardów lat , pozwoliła potwierdzić, że ciemna energia porusza się niezależnie od naszego wszechświata, ze wzrastającą prędkością. W badaniach użyto danych pochodzących z bazującej na orbicie ziemskiej Galaxy Evolution Explorer oraz Teleskopu Anglo – Australijskiego znajdującego na górze Siding Spring Mountain w Australii.
Ostatnie wyniki badan oferują nowe wsparcie dla uprzywilejowanych teorii wyjaśniających jak działa ciemna energia - jako stała siła, równomiernie oddziaływająca na wszechświat i napędzająca jego niekontrolowany rozrost. Wyniki te są sprzeczne z alternatywnymi teoriami, gdzie to grawitacja a nie ciemna energia, jest siłą odpychającą rozciągającą przestrzeń. Według alternatywnej teorii, a której nowe wyniki badań zaprzeczają , koncepcja grawitacji Einsteina jest mylna, a na dużych odległościach grawitacja nie tylko przestaje działać jako siła przyciągająca, lecz wręcz odpycha przedmioty od siebie.
„Działanie ciemnej energii można przedstawić następująco: podrzucamy piłkę w powietrze, a ona przyspiesza ją w niebo coraz szybciej i szybciej” powiedział Chris Blake z Swinburne University of Technology w Melbourne, Australii. Blake jest głównym autorem dwóch artykułów opisujących wyniki badań, które pojawiły się w ostatnich wydaniach Miesięcznych Opracowań Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
W powyższej koncepcji artystycznej, ciemna energia reprezentowana jest przez purpurową siatkę powyżej, grawitacja natomiast poprzez zieloną siatkę poniżej. Grawitacja wydobywa się z całej materii we wszechświecie, lecz jej działanie jest lokalne, i spada szybko wraz z odległością.
„Wyniki mówią nam, że ciemna energia jest stałą kosmologiczną, tak jak proponował to Einstein.
Jeśli to grawitacja byłaby siłą sprawczą, to wówczas nie widzielibyśmy stałego efektu ciemnej energii na przestrzeni czasu”.
Ciemna energia jest uważana za siłę dominującą w naszym wszechświecie, stanowiąc około 74% jego masy. Ciemna materia, nieco mniej tajemnicza substancja, stanowi 22 %. Tak zwana normalna materia, czyli wszystko co posiada atomy lub rzeczy, które tworzą żywe istoty, planety i gwiazdy, stanowi tylko około czterech procent wszechświata. Idea ciemnej energii została zaproponowana w ciągu ostatnich dziesięciu lat, bazując na badaniach odległych wybuchających gwiazd nazwanych supernowymi. Supernowe emitują stałe, mierzalne światło, co czyni je tak zwanymi „standardowymi świecami”, które pozwala na obliczenie ich odległości od Ziemi. Obserwacje wykazały, iż ciemna energia nadawała wyrzucanymi przez eksplozję cząstkom znacznego przyspieszenia.
Ciemna energia stale uczestniczy w zawodach w przeciąganiu liny z grawitacją. Na początku wszechświata, grawitacja objęła prowadzenie, dominując ciemną energię. Około 8 miliardów lat po Wielkim Wybuchu, kiedy przestrzeń rozszerzyła się a materia stała się rozrzedzona, przyciąganie grawitacyjne osłabło, ciemna energia zdobyła fotel lidera. W ciągu kilku miliardów lat od teraz, ciemna energia będzie jeszcze bardziej dominująca. Astronomowie przewidują, nasz wszechświat będzie kosmicznym pustkowiem, z galaktykami oddalającymi się od siebie tak daleko, że jakakolwiek forma inteligentnego życia nie będzie w stanie dostrzec innych galaktyk.
Nowe badania dostarczają dwóch odrębnych metod służących niezależnemu sprawdzaniu wyników badań supernowych. Po raz pierwszy astronomowie dokonali kontroli w całym przedziale czasu kosmicznego zdominowanego przez ciemną energię. Zespół rozpoczął opracowywanie największych trójwymiarowych map galaktyk w odległym Wszechświecie, zaobserwowanych przez Galaxy Evolution Explorer. Teleskop ultrafioletowy przeskanował około trzy czwarte nieba, obserwując setki milionów galaktyk.
„Galaxy Evolution Explorer pomógł zidentyfikować jasne, młode galaktyki, które są idealne do tego rodzaju badań”, powiedział Christopher Martin, główny badacz misji w California Institute of Technology w Pasadenie. „Jest to rusztowanie dla ogromnej mapy 3-D”.
Astronomowie uzyskali szczegółowe informacje o świetle emitowanym przez każdą galaktyk za pomocą Anglo-Australijskiego Teleskopu i studiowali wzór odległości między nimi. Fale dźwiękowe z bardzo wczesnego Wszechświata zostawiły ślady w strukturze galaktyki, powodując że pary galaktyk zostały oddzielone od siebie odległościami rzędu 500 milionów lat świetlnych.
Ta „standardowa miara” została użyta do określenia odległości par galaktyk od Ziemi - im bliżej para galaktyk znajduje się Ziemi, tym dalej od siebie galaktyki znajdują się od siebie.
Powyższy diagram ilustruje dwie metody pomiaru szybkości rozszerzania się wszechświata - metoda "standardowej świecy" która bazuje na eksplodujących supernowych oraz "standardowej miary", bazującej na parach galaktyk.
Podobnie jak w przypadku badań supernowych, dane na temat odległości były połączone z informacjami o prędkości, z którą pary galaktyk oddalają się od nas, ujawniając, jeszcze raz, iż struktura przestrzeni oddala się od siebie coraz szybciej.
Zespół wykorzystał także map galaktyk w celu zbadania, jak gromady galaktyk rosną z czasem niczym miasta, zawierając finalnie wiele tysięcy galaktyk. Klastry przyciągają nowe galaktyki poprzez grawitację, ale holownikiem jest ciemna energia. Spowalnia to cały proces, pozwalając naukowcom zmierzyć siłę odpychania ciemnej energii.
„Obserwacje prowadzone przez astronomów w ciągu ostatnich 15 lat pozwoliły na dokonać jednego z najbardziej zaskakujących odkryć w fizyce; ekspansja Wszechświata, wywołanego przez Wielki Wybuch, przyspiesza” powiedział Jon Morse, dyrektor działu astrofizyki NASA . „Korzystanie z całkowicie niezależnych metod, oraz danych z Galaxy Evolution Explorer pomogły zwiększyć naszą wiarę w istnienie ciemnej energii”.
Caltech przewodzi misji Galaxy Evolution Explorer misji i jest odpowiedzialny za operacje naukowe i analizy danych. Laboratorium NASA - Jet Propulsion w Pasadenie, zarządza misją i zbudował instrumenty naukowe. Misja została opracowana w ramach Programu Explorers pod auspicjami NASA, zarządzanego przez Goddard Space Flight Center w Greenbelt, w stanie Maryland. Naukowcy są sponsorowani przez Yonsei University w Korei Południowej i Centrum National d'Etudes Spatiales (CNES) we Francji które współpracowało w tej misji. Caltech zarządza JPL dla NASA.
Dodatkowe informacje na temat programu można znaleźć tutaj Galaxy Evolution Explorer
Tłumaczenie i opracowanie tematu na podstawie:
Źródło
