Znajdź zawartość

Zanim misja satelity Planck - dokładny pomiar anizotropowego promieniowania mikrofalowego tła - zostanie w pełni wykonana, minie jeszcze kilka lat. Ale już teraz dane z sondy dostarczają nam danych na temat kolejnych, coraz bardziej odległych, warstw wszechświata. Promieniowanie mikrofalowe tła to szum, który pozostał po Wielkim Wybuchu i początkowej fazie życia naszego wszechświata. Dlatego naukowcom tak bardzo zależy na jego dokładnych pomiarach - pozwolą one na zrozumienie nie tylko jego narodzin, ale także ewolucji i ewentualnej przyszłości. Mapę tego szumu (zwanego też promieniowaniem reliktowym) tworzyły już satelity Cosmic Background Explorer (COBE) oraz Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Misja Planck, operowana przez ESA (Europejską Agencję Kosmiczną) przy mocnej współpracy NASA ma jednak dokonać pomiarów o wyjątkowej dokładności, zarówno jeśli chodzi o rozdzielczość, jak i wykrywanie bardzo zimnych obiektów. Aby móc wykrywać zimne skupiska materii, same instrumenty muszą być jeszcze zimniejsze, dlatego najprecyzyjniejszy instrument schładzany jest do temperatury zaledwie 0,1 Kelwina powyżej zera absolutnego. Szacuje się, że pełna mapa szumu tła zostanie skompletowana za jakieś dwa lata, ale już w tej chwili Planck dostarcza gigantycznych ilości nowych informacji. Informacje te, zawierające dane na temat tego, co jest pomiędzy nami a samym tłem, w przyszłości zostaną „odjęte" od sumarycznych pomiarów i posłużą do oceny samego promieniowania reliktowego. A co można z nich wywnioskować już teraz? Planck do chwili obecnej skatalogował ponad dziesięć tysięcy formujących się „zimnych rdzeni", skupisk materii w których tworzą się nowe gwiazdy. To istne „wylęgarnie" nowych słońc, a zarazem jedne z najzimniejszych miejsc w kosmosie, z temperaturą dochodzącą do zaledwie siedmiu Kelwinów (dlatego do ich zaobserwowania potrzeba aż tak precyzyjnych i schłodzonych instrumentów). Znaczna część z nich nie była w ogóle wcześniej znana. Znacznie bardziej kompletny stał się także katalog najmasywniejszych klastrów galaktycznych - czyli supergromad zawierających wiele galaktyk. Największe z odkrytych mają masę równą milionowi miliardów mas Słońca. Dane na temat rozmieszczenia kosmicznej materii, w tym galaktycznych klastrów, pozwalają analizować rozmieszczenie ciemnej materii i ciemniej energii - największej obecnie zagadki kosmologicznej. Kolejny zbiór danych tworzony dzięki danym Plancka to katalog obłoków gorącego gazu, które przenikają się z czternastoma tysiącami mniejszych galaktycznych klastrów. Kolejne porcje danych pozwalają zatem jak ze skórki „obrać" nasz wszechświat z kolejnych warstw tajemnic. A dostarczają ich dwa instrumenty Plancka, Low Frequency Instrument (LFI, schładzany do 20 Kelwinów) oraz High Frequency Instrument (HFI, schładzany do 0,1 Kelwina), pozwalają one obserwować dziewięć zakresów promieniowania, od podczerwieni po fale radiowe (od 27 GHz do 1 THz). Całkowity koszt takiego „obierania" wyniesie 600 milionów euro.

Kiedy w 1965 roku przypadkowo dostrzeżono mikrofalowe promieniowanie tła (inaczej: promieniowanie reliktowe), szybko zdano sobie sprawę z wagi odkrycia. Mimo to pierwszą mapę rozkładu tego promieniowania, będącego śladem Big Bangu, wykonano dopiero w 1992 roku dzięki satelicie COBE. Była ona jednak mało dokładna, dlatego w 2001 roku rozpoczęła się misja WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) mająca na celu sporządzenie dokładnej mapy nieba w promieniowaniu mikrofalowym. Wykonanie wszystkich pomiarów trwało aż dziewięć lat i dopiero w sierpniu tego roku satelita przesłał ostatnie zgromadzone dane. WMAP ostatecznie potwierdził, mimo pojawiających się wątpliwości, że znana nam materia stanowi mniejszość we wszechświecie. Atomy, jakie opisują nasze teorie to zaledwie 4,6 procenta jej masy (wcześniej szacowano ją nawet na jedynie 4%). Reszta to dwa składniki, których nie rozumiemy. Ciemna materia tworzy 23 procent wszechświata (nieco więcej, niż dotychczas sądzono) i próbuje się ją znaleźć i zidentyfikować w laboratorium. Ciemna energia, która ma dziwne właściwości odpychania grawitacyjnego to 72 procent (nie 74%, jak dotychczas sądzono). WMAP był pierwszym satelitą pracującym w punkcie grawitacyjnej równowagi L2 układu Ziemia - Słońce, półtora miliona kilometrów od Ziemi. Ósmego września satelita uruchomił silniki, opuścił punkt L2 i wszedł na stałą orbitę parkingową wokół Słońca. Analiza zgromadzonych informacji zajmie naukowcom całe lata, a już teraz miejsce amerykańskiego WMAP w punkcie L2 zajmuje teraz europejski satelita misji Planck, wystrzelony w ubiegłym roku, który ma dostarczyć jeszcze bardziej szczegółowych danych.

Ciemna materia i ciemna energia - ta niepoznana część wszechświata, niewykryte nadal cząstki, dla których nie ma zadowalającej teorii od lat niepokoją umysły naukowców. W zrozumienie tego fenomenu włożono wiele wysiłku a tymczasem okazuje się, że być może wcale go nie ma... Tak sugerują na podstawie swoich badań student Utane Sawangwit i profesor Tom Shanks z Uniwersytetu Durham. Hipoteza istnienia ciemnej materii wzięła się z niespójności danych na temat tempa rozszerzania się wszechświata z wyliczeniami - szacowana na podstawie oddziaływania grawitacyjnego masa materii we wszechświecie nie zgadzała się z ilością zaobserwowaną. Rozbieżność była tak duża, że wymagała uzupełnienia braku jakąś teorią. Dane wskazują na istnienie większej ilości materii niż możemy zaobserwować, zatem istnieje jakaś niewidoczna dla nas materia, która oddziałuje jedynie grawitacyjnie. Dane uzyskane z badań metodą soczewkowania grawitacyjnego potwierdziły jej istnienie i nawet pozwoliły określić jej rozkład w obserwowanym kosmosie. Mimo to istnienie czegoś, czego nie sposób dotknąć, nawet przy pomocy przyrządów, niepokoi uczonych, zwłaszcza fizyków. Choć na temat ciemnej materii powstało już wiele hipotez i podejmowane są próby jej zarejestrowania, fizycy teoretycy zapewne odetchną z ulgą, kiedy nie będą musieli głowić się nad czymś niewidocznym i niezbadanym. Rezygnacja z tej hipotezy usunie także niektóre problemy teoretyczne, na przykład związane z tworzeniem się gwiazd, na który to proces ciemna materia musiałaby wpływać. Jak jednak podsumowuje prof. Shanks, jeszcze nie jest przesądzone, czy ciemna materia istnieje, czy też nie. Być może nowe, dokładne wyniki wyeliminują konieczność jej istnienia, a może jedynie zmienią proporcje. Być może przesądzą o tym dane z europejskiego satelity PLANCK, który rejestruje dokładniejszą mapę rozkładu promieniowania resztkowego.