Podľa pozorovaní tímov astronómov mapujúcich vývoj galaxií a vesmíru sa základné číslo, ktoré ovplyvňuje farbu svetla emitovaného atómami, ako aj všetky chemické interakcie, nezmenilo za viac ako 7 miliárd rokov.
O výsledkoch informoval dnes (pondelok 18. apríla) na výročnom stretnutí Americkej fyzickej spoločnosti (APS) astronóm Jeffrey Newman, Hubble Fellow z Lawrence Berkeley National Laboratory zastupujúci DEEP2, spoluprácu vedenú Kalifornskou univerzitou v Berkeley. a UC Santa Cruz. Newman predstavuje údaje a aktualizáciu projektu DEEP2 o 13:00. Tlačová konferencia EDT v hoteli Marriott Waterside v Tampe, Fla.
Konštanta jemnej štruktúry, jedna z mála čistých čísel, ktoré zaujímajú ústrednú úlohu vo fyzike, sa objavuje takmer vo všetkých rovniciach týkajúcich sa elektriny a magnetizmu, vrátane tých, ktoré opisujú emisiu elektromagnetických vĺn - svetlo - atómami. Napriek svojej základnej povahe však niektorí teoretici tvrdia, že sa s pribúdajúcim vesmírom jemne mení, čo odráža zmenu v príťažlivosti medzi atómovým jadrom a elektrónmi bzučiacimi okolo neho.
Počas posledných niekoľkých rokov skupina austrálskych astronómov uviedla, že konštanta sa počas života vesmíru zvýšila približne o jednu časť zo 100 000, a to na základe svojich meraní absorpcie svetla zo vzdialených kvasarov, keď svetlo prechádza galaxiami bližšie nám. Iní astronómovia však nenašli takúto zmenu pomocou rovnakej techniky.
Nové pozorovania prieskumného tímu DEEP2 používajú priamejšiu metódu na zabezpečenie nezávislého merania konštanty a nevykazujú žiadnu zmenu v rámci jednej časti z 30 000.
„Konštanta jemnej štruktúry určuje silu elektromagnetickej sily, ktorá ovplyvňuje to, ako atómy držia pohromade a energetické úrovne v atóme. Na určitej úrovni pomáha nastaviť mierku všetkej bežnej hmoty tvorenej atómami, “povedal Newman. „Tento nulový výsledok znamená, že teoretici nemusia hľadať vysvetlenie, prečo by sa toľko zmenilo.“
Konštanta jemnej štruktúry, označená gréckym písmenom alfa, je pomerom iných „konštánt“ prírody, ktoré sa v niektorých teóriách môžu meniť počas kozmického času. Rovnako ako druhá mocnina náboja elektrónu vydelená rýchlosťou svetelných časov Planckovej konštanty, alfa by sa podľa jednej najnovšej teórie zmenilo, iba ak by sa rýchlosť svetla v priebehu času menila. Niektoré teórie temnej energie alebo veľkého zjednotenia, najmä tie, ktoré zahŕňajú mnoho ďalších dimenzií mimo štyroch priestorov a času, ktoré poznáme, predpovedajú postupný vývoj konštanty jemnej štruktúry, povedal Newman.
DEEP2 je päťročný prieskum galaxií vzdialených viac ako 7 až 8 miliárd svetelných rokov, ktorých svetlo bolo natiahnuté alebo redshiftované tak, aby sa rozšírením vesmíru takmer zdvojnásobilo pôvodné vlnové dĺžky. Hoci projekt spolupráce, ktorý podporovala Národná vedecká nadácia, nebol navrhnutý tak, aby hľadal zmeny v konštante jemnej štruktúry, bolo jasné, že na tento účel bude slúžiť podmnožina doteraz pozorovaných 40 000 galaxií.
"V tomto gigantickom prieskume sa ukazuje, že malá časť údajov sa zdá byť perfektnou odpoveďou na otázku, ktorú položil Jeff," uviedol hlavný vyšetrovateľ DEEP2 Marc Davis, profesor astronómie a fyziky na UC Berkeley. „Tento prieskum je skutočne všeobecným účelom a bude slúžiť miliónu použití.“
Pred niekoľkými rokmi astronóm John Bahcall z Institute for Advanced Study poukázal na to, že pri hľadaní odchýlok v konštante jemnej štruktúry by bolo meranie emisných čiar zo vzdialených galaxií priamejšie a menej náchylné na chyby ako merania absorpčných čiar. Newman si rýchlo uvedomil, že galaxie DEEP2 obsahujúce línie emisie kyslíka boli dokonale vhodné na zabezpečenie presnej miery akejkoľvek zmeny.
"Keď si protirečivé výsledky vyplývajú z toho, že sa absorpčné čiary začínajú objavovať, mal som nápad, že keďže máme všetky tieto galaxie s vysokým posunom červeného posunu, možno môžeme urobiť niečo nie s absorpčnými čiarami, ale s emisnými čiarami v našej vzorke," uviedol Newman. "Emisné čiary by sa veľmi mierne líšili, ak by sa zmenila konštanta jemnej štruktúry."
Údaje DEEP2 umožnili Newmanovi a jeho kolegom zmerať vlnovú dĺžku emisných línií ionizovaného kyslíka (OIII, to znamená kyslík, ktorý stratil dva elektróny), s presnosťou vyššou ako 0,01 Angstrom z 5 000 Angstromov. Angstrom, asi šírka atómu vodíka, je ekvivalentný 10 nanometrom.
"Toto je presnosť, ktorú prekonali iba ľudia, ktorí sa snažia hľadať planéty," uviedol s odkazom na odhalenie slabých vlniek v hviezdach spôsobených planétami, ktoré ťahajú hviezdu.
Tím DEEP2 porovnával vlnové dĺžky dvoch emisných línií OIII pre 300 jednotlivých galaxií v rôznych vzdialenostiach alebo červených posunoch, od červeného posunu približne 0,4 (približne pred 4 miliardami rokov) do 0,8 (približne pred 7 miliardami rokov). Nameraná konštanta jemnej štruktúry sa nelíšila od dnešnej hodnoty, ktorá je približne 1/137. Počas tohto obdobia 4 miliárd rokov nedošlo k žiadnemu vzostupnému ani zostupnému trendu hodnoty alfa.
"Náš nulový výsledok nie je najpresnejšie meranie, ale iná metóda (pri pohľade na absorpčné čiary), ktorá poskytuje presnejšie výsledky, spočíva v systematických chybách, ktoré spôsobujú, že rôzni ľudia používajú túto metódu s rôznymi výsledkami," uviedol Newman.
Newman tiež oznámil na stretnutí APS verejné zverejnenie prvej sezóny údajov (2002) z prieskumu DEEP2, čo predstavuje 10 percent z 50 000 vzdialených galaxií, ktoré tím dúfa v prieskum. DEEP2 používa spektrograf DEIMOS na ďalekohľade Keck II na Havaji na zaznamenanie červeného posunu, jasu a farebného spektra týchto vzdialených galaxií, predovšetkým na porovnanie zhlukov galaxií v porovnaní so súčasnosťou. Prieskum, ktorý je teraz viac ako 80 percent kompletný, by mal dokončiť pozorovania tento rok v lete.
"Toto je skutočne jedinečný súbor údajov, ktorý obmedzuje vývoj galaxií a vývoj vesmíru v priebehu času," uviedol Newman. „Sloan Digital Sky Survey robí merania na približne redshift 0,2, pričom sa pozerá späť za posledné 2 až 3 miliardy rokov. Skutočne začíname s redshift 0,7 a maximom 0,8 alebo 0,9, čo zodpovedá 7 až 8 miliardám rokov, v čase, keď bol vesmír taký starý ako dnes. “
Prieskum tiež dokončil merania, ktoré by mohli vrhnúť svetlo na povahu temnej energie - záhadnej energie, ktorá preniká do vesmíru a zdá sa, že spôsobuje zrýchlenie expanzie vesmíru. Tím teraz modeluje rôzne teórie temnej energie, aby porovnal teoretické predpovede s novými meraniami DEEP2.
Ako to vysvetlil Davis, množstvo temnej energie, ktorá sa teraz odhaduje na 70 percent všetkej energie vo vesmíre, určuje vývoj galaxií a zhlukov galaxií. Počítaním počtu malých skupín a masívnych zhlukov galaxií vo vzdialenom objeme vesmíru v závislosti od ich červeného posunu a hmotnosti je možné zmerať množstvo, o ktoré sa vesmír rozšíril do súčasnosti, čo závisí od povahy temnej energie.
"V podstate počítate zhluky a pýtate sa:" Je ich veľa alebo málo? "Povedal Davis. „To je všetko. Ak existuje iba veľmi málo zhlukov, znamená to, že vesmír sa rozšíril dosť. A ak existuje veľa zhlukov, vesmír sa príliš nerozbalil. “
Davis v súčasnosti porovnáva merania DEEP2 s predpoveďami najjednoduchšej teórie temnej energie, ale dúfa, že bude spolupracovať s inými teoretikmi pri testovaní exotickejších teórií temnej energie.
„Skutočne sa snažia dostať k tomu, ako sa hustota temnej energie mení s rozširujúcim sa vesmírom,“ uviedol teoretický fyzik UC Berkeley Martin White, profesor astronómie a fyziky, ktorý pracoval s Davisom. „Ak je hustota temnej energie Einsteinovou kozmologickou konštantou, teoretická predpoveď je, že sa nemení. Svätý grál má teraz získať nejaké dôkazy o tom, že to nie je kozmologická konštanta, že sa v skutočnosti mení. “
Pôvodný zdroj: UC Berkeley
