Obrazový kredit: Chandra
Temná energia. Existuje a aké sú jeho vlastnosti? Astronómovia používajú snímky galaxie zo zrýchlenia Chandra X-ray Observatory agentúry NASA a použili výkonnú novú metódu na detekciu a skúšanie temnej energie. Výsledky ponúkajú zaujímavé náznaky o povahe temnej energie a o osude vesmíru. Program Marshall spravuje program Chandra.
Foto: Kompozitný obraz galaktického klastra Abell 2029 (optický: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; X-ray: NASA / CXC / IoA / S.Allen a kol.)
Astronómovia detegovali a skúšali temnú energiu pomocou výkonnej novej metódy, ktorá využíva obrazy galaktických zhlukov vytvorených röntgenovou observatóriou NASA Chandra. Výsledky sledujú prechod expanzie vesmíru z fázy spomaľovania do fázy zrýchľovania pred niekoľkými miliardami rokov a poskytujú zaujímavé náznaky o povahe temnej energie a o osude vesmíru.
"Temná energia je možno najväčším tajomstvom fyziky," uviedol Steve Allen z Astronomického ústavu (IoA) na University of Cambridge v Anglicku a vedúci štúdie. "Preto je mimoriadne dôležité urobiť nezávislý test jeho existencie a vlastností."
Allen a jeho kolegovia použili Chandru na štúdium 26 zhlukov galaxií na vzdialenosti, ktoré zodpovedajú časom svetla medzi 1 a 8 miliardami rokov. Tieto údaje prekračujú čas, keď sa vesmír spomalil zo svojej pôvodnej expanzie a potom sa znova zrýchlil kvôli odpudivému účinku temnej energie.
"Priamo vidíme, že expanzia vesmíru sa zrýchľuje meraním vzdialeností od týchto klastrov galaxií," uviedol Andy Fabian z IoA, spoluautor štúdie. Nové výsledky z Chandry naznačujú, že hustota temnej energie sa časom nemení rýchlo a môže byť dokonca konštantná v súlade s koncepciou „kozmologickej konštanty“, ktorú prvýkrát predstavil Albert Einstein. Ak je to tak, očakáva sa, že vesmír sa bude naďalej rozširovať naveky, takže za mnoho miliárd rokov bude možné pozorovať iba malú časť známych galaxií.
Keby hustota temnej energie bola konštantná, predišlo by sa dramatickejším osudom pre Vesmír. Medzi ne patrí „Big Rip“, kde sa temná energia zvyšuje, až kým sa galaxie, hviezdy, planéty a prípadne atómy neroztrhnú. Vylúčená by bola aj „veľká kríza“, v ktorej sa vesmír nakoniec sám zrúti.
Chandraho sonda temnej energie sa spolieha na jedinečnú schopnosť röntgenových pozorovaní detegovať a študovať horúci plyn v klastroch galaxií. Z týchto údajov je možné určiť pomer hmotnosti horúceho plynu a hmotnosti tmavej hmoty v zhluku. Pozorované hodnoty plynnej frakcie závisia od predpokladanej vzdialenosti od zhluku, ktorá zase závisí od zakrivenia priestoru a množstva temnej energie vo vesmíre.
Pretože klastre galaxií sú také veľké, predpokladá sa, že predstavujú spravodlivú vzorku obsahu hmoty vo vesmíre. Ak je to tak, potom by malo byť relatívne množstvo horúceho plynu a tmavej hmoty rovnaké pre každý klaster. Na základe tohto predpokladu Allen a kolegovia upravili stupnicu vzdialenosti, aby určili, ktorá z nich najlepšie vyhovuje údajom. Tieto vzdialenosti ukazujú, že expanzia vesmíru sa najprv spomaľovala a potom sa začala zrýchľovať asi pred šiestimi miliardami rokov.
Pozorovania Chandry súhlasia s výsledkami supernovy vrátane výsledkov z Hubbleovho vesmírneho teleskopu (HST), ktorý prvýkrát ukázal vplyv temnej energie na zrýchlenie vesmíru. Výsledky spoločnosti Chandra sú úplne nezávislé na technike supernovy - vlnovej dĺžke a pozorovaných objektoch. Takéto nezávislé overovanie je základným kameňom vedy. V tomto prípade pomáha rozptýliť všetky zostávajúce pochybnosti o tom, že supernova technika je chybná.
„Naša metóda Chandra nemá nič spoločné s inými technikami, takže určite neporovnávajú poznámky,“ povedal Robert Schmidt z Postupimskej univerzity v Nemecku, ďalší spoluautor štúdie.
Lepšie limity množstva temnej energie a jej zmeny v čase sa dosahujú kombináciou výsledkov röntgenového žiarenia s údajmi z Wilkinsonovej mikrovlnnej anizotropnej sondy (WMAP), ktorá využívala pozorovania kozmického mikrovlnného žiarenia na zistenie dôkazov o tmavej energii. vo veľmi ranom vesmíre. Na základe kombinovaných údajov Allen a jeho kolegovia zistili, že temná energia tvorí asi 75% vesmíru, tmavá hmota asi 21% a viditeľná hmota asi 4%.
Allen a jeho kolegovia zdôrazňujú, že neistoty pri meraní sú také, že údaje sú v súlade s temnou energiou s konštantnou hodnotou. Súčasné údaje z Chandry však umožňujú, že hustota temnej energie sa časom zvyšuje. Podrobnejšie štúdie s Chandrou, HST, WMAP as budúcou misiou Constellation-X by mali poskytnúť oveľa presnejšie obmedzenia temnej energie.
"Kým nebudeme lepšie porozumieť kozmickému zrýchleniu a povahe temnej energie, nemôžeme dúfať, že pochopíme osud vesmíru," uviedol nezávislý komentátor Michael Turner z University of Chicago.
Medzi výskumné tímy patrili aj Harald Ebeling z Havajskej univerzity a neskorý Leon van Speybroeck z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku. Tieto výsledky sa objavia v nadchádzajúcom vydaní Mesačných oznámení Kráľovskej astronomickej spoločnosti.
Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., NASA, riadi program Chandra pre Úrad pre vesmírnu vedu agentúry NASA, Washington. Northrop Grumman z Redondo Beach v Kalifornii, predtým TRW, Inc., bol hlavným dodávateľom vývoja observatória. Smithsonovské astrofyzikálne observatórium riadi vedecké a letové operácie z röntgenového centra Chandra v Cambridge, Massachusetts.
Ďalšie informácie a obrázky sú k dispozícii na:
http://chandra.harvard.edu/
a
http://chandra.nasa.gov/
Pôvodný zdroj: NASA News Release
