Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Lepsze zrozumienie supernowych = lepsze mierzenie kosmosu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Krótko po Wielkim Wybuchu, gdy wszechświat zaczął się rozszerzać, przypominał on gotującą się wodę i dochodziło w nim do nieznanych dotychczas przejść fazowych. Wyobraźmy sobie, że bąble pojawiały się w różnych miejscach wczesnego wszechświata. Stawały się coraz większe, zderzały się ze sobą. W końcu mieliśmy do czynienia ze złożonym układem zderzających się bąbli, które uwolniły energię i wyparowały, mówi Martin S. Sloth z Centrum Kosmologii i Fenomenologii Fizyki Cząstek Uniwersytetu Południowej Danii. Wraz z Florianem Niedermannem z Nordyckiego Instytutu Fizyki Teoretycznej (NORDITA) w Sztokholmie stworzył on hipotezę, która ma rozwiązywać problemy ze stałą Hubble'a.
Stała Hubble'a to wartość, która mówi nam, z jaką prędkością wszechświat się rozszerza. Można ją obliczyć na podstawie analizy promieniowania tła albo na podstawie tempa oddalania się od nas gwiazd i galaktyk. Obie metody są prawidłowe, obie są przyjęte przez naukę. Problem w tym, że dają różne wyniki. A jest on na tyle poważny, że przed kilku laty odbyło się specjalne spotkanie, na którym omawiano to zagadnienie.
W nauce powinniśmy być w stanie dojść do tych samych wyników za pomocą różnych metod. Mamy więc problem. Dlaczego nie otrzymujemy takiego samego wyniku w tym przypadku, gdy jesteśmy pewni, że obie metody są prawidłowe?, pyta Niedermann. Jeśli uważamy obie te metody za prawidłowe, a tak jest, może to nie metody są problemem. Może powinniśmy popatrzeć na sam początek, na bazę do której te metody stosujemy. Może to w niej tkwi błąd, dodaje.
Bazą dla obu metod obliczania stałej Hubble'a jest Model Standardowy, który zakłada, że przez 380 000 lat po Wielkim Wybuchu wszechświat wypełniony był promieniowaniem i materią – zarówno normalną jak i ciemną – i to były dominujące formy energii. Promieniowanie i zwykła materia były skompresowane w ciemnej, gorącej gęstej plazmie. Dla takiego modelu otrzymujemy obecnie dwie różne wartości stałej Hubble'a.
Sloth i Niedermann wysunęli hipotezę, że we wczesnym wszechświecie dużą rolę odgrywała nieznana forma ciemnej energii. Okazało się, że gdy przyjęli takie założenie i obliczyli dla niego stałą Hubble'a, to za pomocą obu metod uzyskali ten sam wynik. Hipotezę tę nazwali NEDE (New Early Dark Energy – Nowa Wczesna Ciemna Energia).
Naukowcy postulują, że ta nowa ciemna energia przeszła zmianę fazy na krótko przed zmianą wszechświata z gęstej gorącej plazmy w stan, w jakim obecnie się znajduje. Ciemna energia wczesnego wszechświata przeszła zmianę fazy tak, jak woda może zmienić fazę pomiędzy stanem stały, ciekłym i gazowym. Podczas tej przemiany fazowej bąble energii zderzały się ze sobą, uwalniając energię, wyjaśnia Niedermann. Proces ten mógł trwać bardzo krótko, tylko tyle czasu ile trzeba dwóm cząstką by się zderzyły, a mógł trwać też 300 000 lat. Tego nie wiemy, ale próbujemy się dowiedzieć, dodaje Sloth.
Obaj naukowcy zdają sobie sprawę z faktu, że sugerują, iż podstawy naszego rozumienia wszechświata są wadliwe i że zaproponowali istnienie nieznanych dotychczas cząstek lub sił. Zauważają jednak, że w ten sposób można wyjaśnić problemy ze stałą Hubble'a. Jeśli ufamy obserwacjom i obliczeniom, to musimy zaakceptować fakt, iż nasz obecny model wszechświata nie wyjaśnia danych. Musimy więc poprawić ten model. Ale nie poprzez jego odrzucenie i odrzucenie wszystkiego, w czym dotychczas się sprawdził, ale przez dopracowanie go i uszczegółowienie, stwierdzają. A – jak mówią – dodanie do obecnego Modelu Standardowego hipotezy o zmianie fazy ciemnej energii we wczesnym wszechświecie pozwala na rozwiązanie problemów z obliczeniem tempa rozszerzania się wszechświata.
Warto w tym miejscu przypomnieć, że przed dwoma laty grupa fizyków wpadła na ślady nieznanego rodzaju ciemnej energii, która mogła istnieć w ciągu pierwszych 300 000 lat po Wielkim Wybuchu. Jeszcze inną próbą rozwiązania problemu jest przyjęcie, że wszechświat nie jest homogeniczny.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dwie grupy naukowe twierdzą, że wpadły na ślad nieznanego rodzaju ciemnej energii, która mogła istnieć w ciągu pierwszych 300 000 lat po Wielkim Wybuchu, przed okresem rekombinacji, w którym protony i elektrony utworzyły atomy. Obecność tej ciemnej energii – o ile w ogóle spostrzeżenia się potwierdzą – może wyjaśniać, dlaczego różne metody obliczania tempa rozszerzania się wszechświata dają różne wyniki.
Tempo rozszerzania się wszechświata, stała Hubble'a, zostało wyliczone 100 lat temu. Problem w tym, że wyliczenia stałej Hubble'a w oparciu o badania mikrofalowego promieniowania tła (CMB), czyli promieniowania wyemitowanego na wczesnych etapach rozwoju wszechświata, dają inne wyniki, niż liczone w oparciu o supernowe. Innymi słowy, obliczenia oparte na najstarszych danych nie zgadzają się z tymi, opartymi na danych nowszych. Istnienie w przeszłości nieznanej formy ciemnej energii być może pozwoliłoby wyjaśnić te różnice.
Dotychczas powstały liczne hipotezy, próbujące wyjaśnić te różnice. Przed dwoma laty Marc Kamionkowski i jego koledzy z Johns Hopkins University, zaproponowali hipotezę o „wczesnej ciemnej energii”, która miała wypełniać wszechświat przez kilkaset tysięcy lat po Wielkim Wybuchu. Nie jest to do końca przekonujące, ale to jedyny model, który może działać, mówi Kamionkowski.
Ta wczesna ciemna energia nie byłaby w stanie napędzać przyspieszenia wszechświata w sposób, jaki robi to „normalna” ciemna energia, ale spowodowałaby ona, że plazma we wczesnym wszechświecie ochładzałaby się szybciej. A to z kolei wpłynęłoby na interpretację wyników pomiarów CMB, szczególnie zaś wieku wszechświata i tempa jego rozszerzania się.
Informacje, sugerujące istnienie energii postulowanej przez zespół Kamionkowskiego, zauważono w danych dotyczących polaryzacji CMB z Atacama Cosmology Telscope (ACT) z lat 2013–2016. Autorami jednego z artykułów – oba zostały opublikowane na serwerze arXiv – są uczeni pracujący przy ACT, a autorami drugiego niezależna grupa naukowa.
Sami autorzy badań, zwracają uwagę, że jest jeszcze zdecydowanie zbyt wcześnie, by ogłaszać odkrycie. Zebrane dane nie pozwalają jednoznacznie stwierdzić, że mamy do czynienia z nieznanym rodzajem ciemnej energii. Jednak, jak zauważają, kolejne obserwacje za pomocą ACT oraz South Pole Telescope mogą już wkrótce dostarczyć kolejnych danych. Jeśli to prawda, jeśli rzeczywiście we wczesnym wszechświecie istniała jakaś inna forma ciemnej energii, to powinniśmy zobaczyć silny sygnał, mówi Colin Hill, kosmolog z Columbia University, który jest współautorem badań zespołu ACT.
ACT i South Pole Telescope to urządzenia, których celem jest mapowanie CMB. Autorzy obu artykułów z arXiv twierdzą, że dane z ACT dotyczące polaryzacji mikrofalowego promieniowania tła, bardziej pasują do modelu zawierającego wczesną ciemną energię, niż do modelu standardowego. Jeśli byłyby prawdziwe, to by oznaczało, że wszechświat liczy sobie 12,4 miliarda lat, a nie 13,8 miliarda lat, jak się obecnie przyjmuje. Ponadto tempo rozszerzania się wszechświata liczone z mikrofalowego promieniowania tła byłoby o 5% większe, czyli wynosiłoby ok. 71 km/s/Mpc (kilometrów na sekundę na megaparsek), a to już mieści się w zakresach wartości liczonych z supernowych.
Uczeni bardzo ostrożnie podchodzą do swoich spostrzeżeń. W tej chwili sprawdzają, czy również w zarejestrowanych przez ACT danych dotyczących temperatury CMB zauważą preferencje odnośnie hipotezy o wczesnej ciemnej energii. Niezwykle ważne dla zweryfikowanie tych informacji będzie sprawdzenie danych z ACT za pomocą danych z South Pole Telescope.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA przez pięć lat badała 200 000 galaktyk i zdobyła jeden z najbardziej przekonujących dowodów na poparcie tezy, że to ciemna energia powoduje, iż wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Podczas badań prowadzonych za pomocą Galaxy Evolution Explorera oraz Anglo-Australian Telescope uczeni „zajrzeli" 7 miliardów lat wstecz.
Ciemna energia działa tak, jakbyśmy podrzucili piłkę i obserwowali jak oddala się od nas coraz szybciej i szybciej. Uzyskane wyniki pokazują, że ciemna energia jest kosmologiczną stałą, tak, jak chciał tego Einstein. Jeśli przyczyną rozszerzania się wszechświata byłaby grawitacja [jak proponują zwolennicy konkurencyjnej teorii - red.], to nie obserwowalibyśmy takiego stałego działania w czasie - mów Chris Blake, jeden z głównych autorów badań.
Uważa się, że ciemna energia stanowi 74% wszechświata, ciemna materia to 22%, a reszta przypada na zwykłą energię i materię, które możemy zauważyć.
Uczeni twierdzą, że po Wielkim Wybuchu decydującą rolę odgrywała grawitacja. Jednak około 8 miliardów lat później wszechświat na tyle się rozszerzył, że oddziaływania grawitacyjne pomiędzy galaktykami osłabły tak bardzo, iż dominującą rolę odgrywa obecnie ciemna energia. W miarę upływu kolejnych lat jej rola będzie rosła.
Podczas najnowszych badań wykorzystano dwie różne metody. Rozpoczęto od stworzenia olbrzymiej trójwymiarowej mapy galaktyk. Do tego celu wykorzystano Galaxy Evolution Explorera, kosmiczny teleskop działający w paśmie ultrafioletowym, który przebadał około 3/4 widzialnego nieba z setkami milionów galaktyk. Galaxy Evolution Explorer pozwolił nam na zidentyfikowanie jasnych, młodych galaktyk, które są idealne do tego typu badań. Stanowią one punkty odniesienia na wielkiej mapie 3D - mówi Christopher Martin z Caltechu. Jednocześnie za pomocą Anglo-Australian Telescope uzyskano dane na temat światła każdej z galaktyk i określono wzorzec ich rozkładu. Dzięki temu, że we wczesnym wszechświecie fale dźwiękowe wycisnęły rodzaj wzorców wiemy, że pary galaktyk są oddalone od siebie o około 500 milionów lat świetlnych. W ten sposób uzyskano „linijkę", za pomocą której zmierzono odległość różnych par galaktyk od Ziemi. Im bliżej jest dana para od nas, tym dalej wydaje się położona na niebie od innych par. Tak uzyskane informacje nałożono na dane dotyczące prędkości oddalania się par galaktyk od Ziemi, potwierdzając w ten sposób, że wszechświat coraz bardziej przyspiesza.
Uczeni wykorzystali też swoją mapę do badania, w jaki sposób tworzyły się gromady galaktyk. Gromady takie mogą zawierać tysiące galaktyk, które są do nich przyciągane za pomocą grawitacji. Jednak ciemna energia, powodując odpychanie galaktyk od siebie, spowalnia cały proces. Dzięki temu można zmierzyć, z jaką siłą oddziałuje.
Obserwacje wykonane w ciągu ostatnich 15 lat doprowadziły do odkrycia, że od czasu Wielkiego Wybuchu wszechświat coraz szybciej się rozszerza. Używając niezależnych metod i danych z Galaxy Evolution Explorera wsparliśmy teorię o istnieniu ciemnej energii - stwierdził Jon Morse, jeden z dyrektorów NASA.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Im dalej w las, tym więcej drzew, a drzewa zasłaniają nam las - tak można by podsumować kłopoty, jakich przysparza nam dalszy rozwój nauki. Wykonanie koniecznych pomiarów, czy eksperymentów wymaga coraz większych nakładów i rozwiązywania różnych technicznych kłopotów. Dotyczy to także astronomii kosmologii, dlatego NASA postanowiła zaprząc do pomocy chętnych naukowców z zupełnie innych dziedzin.
Jedną z największych zagadek kosmologii jest ciemna materia i ciemna energia. To one tworzą większość masy naszego wszechświata, odpowiednio 24 procent i 72 procent, ponieważ materia, jaką znamy, to zaledwie cztery procent. Ciemna materia prawdopodobnie przenika się ze zwykłą, ale oddziałuje z nią grawitacyjnie, podczas gdy jeszcze bardziej tajemnicza ciemna energia zamiast przyciągać - odpycha.
Nie mogąc w sposób fizyczny ich „pomacać", naukowcy chcą zbadać ich rozłożenie we Wszechświecie opierając się na ich grawitacyjnym oddziaływaniu na obiekty kosmiczne, zwłaszcza galaktyki. Metoda ta oparta jest o znane powszechnie soczewkowanie grawitacyjne, przewidziane jeszcze przez Einsteina, czyli zakrzywianie biegu promieni światła przez obiekty o dużej masie.
Obraz odległych galaktyk i gwiazd, jaki obserwujemy, jest zniekształcony przez taki właśnie efekt soczewkowania. Czasami taka galaktyka lub gwiazda wydaje się powiększona, czasem przekrzywiona, często zniekształcenie jest tak drobne, że niewidoczne dla gołego oka. Analiza tych zniekształceń mogłaby powiedzieć nam wiele o strukturze przestrzeni, ale zagadnienie przekracza możliwości nie tylko pojedynczego badacza, ale dowolnego zespołu. A do problemu dochodzi jeszcze kwestia niedoskonałości naszych przyrządów - najlepsze nawet teleskopy wprowadzają własne zniekształcenia, często większe od tych pochodzących od soczewkowania, które trzeba odfiltrować.
Dlatego 3 grudnia NASA ogłosiła otwarty konkurs dla naukowców różnych specjalności, którzy chcieliby zmierzyć się z tym zagadnieniem. Na rozwiązanie czekają „galaktyczne puzzle", każde złożone z tysięcy obrazów. W istocie problem jest zbliżony do innego ciekawego, a popularnego ostatnio zagadnienia, jakim jest zautomatyzowane rozpoznawanie i analizowanie obrazów (na przykład twarzy) przez zaawansowane algorytmy. To może być ciekawe wyzwanie dla inżynierów i naukowców różnych specjalności, chętnych do podejścia interdyscyplinarnego.
Na rozwiązanie zagadek chętni mają dziewięć miesięcy, zwycięzca zostanie ogłoszony na specjalnej gali i oprócz satysfakcji i chwały otrzyma okolicznościowe gadżety. Pełne informacje można znaleźć na oficjalnej stronie GREAT 2010 (GRavitational lEnsing Accuracy Testing).
Nie jest to pierwsze takie „powszechne ruszenie", ogłoszone przez NASA, pierwszy otwarty konkurs ogłoszono w 2008 roku, a dzięki wartościowym efektom zdecydowano się kontynuować pomysł w postaci corocznej tradycji.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Astronomowie z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics odkryli jedną z najcięższych znanych gromad galaktyk. Za pomocą South Pole Telescope zauważyli gromadę SPT-CL J0546-5345, która znajduje się w odległości 7 miliardów lat świetlnych od Słońca. Jej wagę oszacowano na około 800 bilionów (1012) większą od masy Słońca. W skład gromady wchodzą setki galaktyk.
SPT-CL J0546-5345 zauważono w gwiazdozbiorze Malarza. Jako, że znajduje się ona w odległości 7 miliardów lat świetlnych, a zatem widzimy ją taką, jak była w czasie, gdy wszechświat był o połowę młodszy, a Układ Słoneczny jeszcze nie istniał, wiadomo, że galaktyka się powiększyła. Nasza obecna wiedza pozwala wywnioskować, iż teraz jest czterokrotnie większa, co czyni ją jedną z największych gromad we wszechświecie.
Astrofizyk Mark Brodwin mówi, że SPT-CL J0546-5345 zawiera w sobie bardzo stare galaktyki, dzięki czemu nadaje się do studiowania historii wszechświata.
Ponadto masywne gromady galaktyk, a w ich wyszukiwaniu specjalizuje się South Pole Telescope, pozwalają badać ciemną energię i ciemną materię.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.