Gigantyczny bąbel we wszechświecie zakończy spór o stałą Hubble'a?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed czterema laty informowaliśmy, że NASA wybrała przyszłą misję, która pozwoli lepiej zrozumieć ewolucję wszechświata oraz zbadać, na ile powszechne w naszej galaktyce są podstawowe składniki niezbędne do powstania życia. Misja SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) wystartowała 11 marca i właśnie przysłała pierwsze zdjęcia. W ciągu dwóch lat pracy ma dostarczyć danych o ponad 450 milionach galaktyk i ponad 100 milionach gwiazd w Drodze Mlecznej.
Mimo, że zdjęcia pochodzą z nieskalibrowanych jeszcze instrumentów, więc nie nadają się więc do prowadzenia badań, pokazują niezwykłe możliwości misji i – przede wszystkim – dowodzą, iż czujniki działają. Na każdym z sześciu obrazów, po jednym dla każdego z wyspecjalizowanych detektorów, widzimy jasne źródła światła, jak galaktyki czy gwiazdy. Każdy z nich powinien zawierać ponad 100 000 takich źródeł. Trzy górne obrazy prezentują ten sam obszar nieboskłonu, co trzy dolne. Widzimy tutaj pełne pole widzenia SPHEREx. To prostokątny obszar około 20-krotnie szerszy niż Księżyc w pełni widziany z Ziemi. Gdy w drugiej połowie kwietnia SPHEREx rozpocznie badania naukowe, będzie wykonywał około 600 takich ujęć na dobę.
Najnowszy teleskop NASA działa w podczerwieni i wykorzystuje 102 filtry, po 17 dla każdego z czujników. Dzięki temu, badając unikatową sygnaturę światła, będzie mógł wykrywać różne związki chemiczne i molekuły. Urządzenie pomoże też mierzyć odległość do zaobserwowanych obiektów, co pozwoli na badanie odległych galaktyk i tworzenie trójwymiarowej mapy wszechświata.
Zanim jednak SPHEREx przystąpi do badań, musi zostać odpowiednio przygotowany. Przez ostatnie dwa tygodnie inżynierowie z JPL (Jet Propulsion Laboratory), którzy zarządzają misją, sprawdzali stan teleskopu. Dotychczas wszystko działa bez zarzutu.
Obecnie trwa schłodzenie czujników i innego sprzętu do docelowej temperatury roboczej około -210 stopni Celsjusza. Bez osiągnięcia tak niskiej temperatury promieniowanie cieplne samego teleskopu uniemożliwiłoby rejestrowanie obrazu w podczerwieni. Co interesujące, chłodzenie jest całkowicie pasywne. SPHEREx nie wykorzystuje w tym celu elektryczności czy specjalnych chłodziw, dzięki czemu był tańszy i prostszy w budowie. A chłodzi się dzięki trzem stożkowatym osłonom, które chronią urządzenia przed ciepłem Słońca oraz Ziemi oraz specjalnym lustrom, które odbijają promieniowanie cieplne urządzeń bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną.
Przesłane obrazy testowe dowiodły, że czujniki teleskopu zostały dobrze ustawione i zapewniają ostry obraz. To bardzo dobra informacja, gdyż odpowiedniego dostrojenia ostrości można było dokonać jedynie na Ziemi. W przestrzeni kosmicznej nie można już tego zmienić. Z tego, co widzimy na zdjęciach wynika, że zespół odpowiedzialny za instrumenty idealnie wykonał swoją robotę, cieszy się Jamie Bock, główny naukowiec misji.
SPHEREx zapewni naukowcom ogólny przegląd nieboskłonu. O ile teleskopy takie jak Webb czy Hubble badają bardzo szczegółowo niewielki wycinek nieba, SPHEREx zapewnia bardzo szeroki widok. Posłuży zresztą między innymi do określania celów obserwacyjnych dla bardziej precyzyjnych urządzeń. Możliwości nowego teleskopu są tak duże, że w ciągu dwóch lat aż czterokrotnie sfotografuje on całe niebo.
Program Explorer, w ramach którego powstał SPHEREx, to najstarszy wciąż kontynuowany program naukowy NASA. Pierwszą misją, jaką przeprowadzono w jego ramach, była Explorer 1 wystrzelona w 1958 roku. Dotychczas w ramach programu przeprowadzono około 100 misji w przestrzeni kosmicznej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Losy wszechświata zależą od równowagi pomiędzy ciemną energią, a materią. Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), zamontowany na Kitt Peak w Arizonie działa od 2021 roku i zebrał dane o milionach galaktyk i kwazarów, dzięki czemu powstała największa trójwymiarowa mapa wszechświata. Gdy zaś naukowcy połączyli dane z DESI z danymi uzyskanymi z innych instrumentów, pojawiły się wskazówki, że ciemna energia – o której sądzono, że jest stałą kosmologiczną – ewoluuje w niespodziewany sposób i słabnie z czasem. A to oznacza, że standardowy model kosmologiczny może wymagać aktualizacji.
DESI to międzynarodowy eksperyment zarządzany przez Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Zaangażowanych weń jest ponad 900 naukowców z ponad 70 instytucji badawczych na całym świecie. To co widzimy, jest niezwykle intrygujące. Bardzo ekscytująca jest świadomość, że możemy być o krok od wielkiego odkrycia dotyczącego ciemnej energii i natury wszechświata, mówi profesor Alexie Leauthaud-Harnett, rzecznik prasowa DESI.
Same w sobie dane z DESI są zgodne z najpowszechniej uznawanym modelem wszechświata Lambda-CDM (ΛCDM), gdzie Λ to ciemna energia będącą tutaj stałą kosmologiczną, a CDM to zimna ciemna materia. Jeśli jednak połączy się te dane z wynikami badań mikrofalowego promieniowania tła (CMB), supernowych oraz słabego soczewkowania grawitacyjnego, coraz bardziej staje się oczywiste, że ciemna energia może słabnąć w czasie i inne modele kosmologiczne mogą lepiej opisywać rzeczywistość.
Coraz bardziej i bardziej wygląda na to, że musimy zmodyfikować nasz standardowy model kosmologiczny tak, by wszystkie dane do siebie pasowały. A przyjęcie, że ciemna energia ulega ewolucji wydaje się najbardziej obiecującą metodą modyfikacji, dodaje profesor Will Percival, drugi z rzeczników prasowych DESI.
Jak na razie poziom ufności, że rzeczywiście chodzi o ewolucję ciemnej energii nie osiągnął 5 sigma, kiedy to mówi się o odkryciu. Jednak różne kombinacje danych z DESI z pomiarami CMB, supernowych i soczewkowania dają wartości od 2,8 do 4,2 sigma. Poziom 3 sigma oznacza, że istnieje 0,3% szansy, iż uzyskane dane nie są prawdziwe. Pozornie to niewiele, jednak w fizyce już niejednokrotnie zdarzało się, że obserwacje o poziomie ufności 3 sigma po uwzględnieniu dodatkowych danych okazywały się anomalią statystyczną. Dlatego właśnie o odkryciu jest mowa przy poziomie 5 sigma.
Pozwalamy wszechświatowi opowiedzieć nam, jak działa i być może mówi nam, że jest bardziej złożony, niż sądziliśmy. To niezwykle interesujące, a coraz więcej linii dowodowych prowadzi nas w tym samym kierunku, dodaje Andrei Cuceu, który stoi na czele grupy roboczej Lyman-alpha, mapującej odległe obszary wszechświata na podstawie rozkładu międzygalaktycznego wodoru.
Jeśli rzeczywiście ciemna energia słabnie, nie wiemy, co to oznacza. Być może rozszerzanie wszechświata się zatrzyma i pod wpływem grawitacji zacznie się on kurczyć. A być może ciemna energia ulegnie dodatkowemu wzmocnieniu i wszechświat zacznie rozszerzać się jeszcze szybciej. Nowe obserwacje otwierają przed teoretykami nowe możliwości. O ile, oczywiście, są prawdziwe.
DESI prowadzi jeden z najszerzej zakrojonych przeglądów kosmosu. Supernowoczesny instrument jest w stanie jednocześnie badać światło z 5000 galaktyk. Celem projektu jest zbadanie 50 milionów galaktyk i kwazarów. Cel ten może zostać osiągnięty pod koniec 2026 lub na początku 2027 roku. W międzyczasie, jeszcze w bieżącym roku DESI opublikuje wyniki badań nad gromadzeniem się galaktyk i materii w ciągu miliardów lat. Proces ten obrazuje wzajemne oddziaływanie grawitacji i ciemnej energii. Wyniki tych badań powinny jeszcze lepiej pokazać, czy rzeczywiście ciemna energia ulega osłabieniu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) pozwala na oglądanie kosmosu tak dokładnie, jak nigdy wcześniej. Dostarczył wielu danych, które zaskoczyły naukowców i zmusiły ich do uściślenia obowiązujących teorii, przyczynił się do pojawienia nowych hipotez, ma udział w interesujących odkryciach. Lior Shamir z Kansas State University poinformował na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society o kolejnej zaskakującej obserwacji. Uczony zauważył, że zdecydowana większość galaktyk spiralnych obraca się w tę samą stronę, przeciwną względem obrotu Drogi Mlecznej.
Jeśli kierunek obrotu galaktyk byłby przypadkowy, to liczba galaktyk obracających się zgodnie z ruchem wskazówek zegara powinna być mniej więcej taka sama, co liczba galaktyk obracających się w stronę przeciwną. Tymczasem gdy Shamir przeanalizował dane dotyczące 263 galaktyk obserwowanych przez Webba w ramach programu James Webb Space Telescopce Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) okazało się, że 2/3 z nich (158) obraca zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a obrót 1/3 (105) zachodzi w kierunku przeciwnym. To od razu rzuca się w oczy. Nie trzeba mieć specjalnych zdolności czy wiedzy, by zobaczyć, że liczby są tak bardzo różne. Dzięki JWST każdy może to zobaczyć, dziwi się Shamir.
To nie pierwszy raz gdy Shamir, ale też i inni uczeni, zauważają taki rozdźwięk. W swojej pracy Shamir wspomina na przykład o galaktykach obrazowanych w ramach SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Badania ponad 36 000 galaktyk również pokazują nierównowagę i – co interesujące – im bardziej galaktyki są od nas oddalone, tym nierównowaga ta większa.
Wracając jednak do obecnych badań, Shamir stwierdza, że istnieją dwa możliwe wyjaśnienia zaobserwowanego zjawiska. Być może wszechświat obracał się w momencie narodzin. Wyjaśnienie to jest zgodne z teoriami takimi jak kosmologia czarnej dziury, zgodnie z którą cały wszechświat znajduje się wewnątrz czarnej dziury. Jeśli jednak rzeczywiście wszechświat obracał się w momencie narodzin, to oznacza, że obowiązujące teorie są niekompletne, mówi Shamir.
Ziemia, wraz z Układem Słonecznym, krążą wokół centrum Drogi Mlecznej. Efekt Dopplera powoduje, że galaktyki obracające się w przeciwnym kierunku, niż obrót Ziemi względem centrum naszej galaktyki, będą wydawały się nam jaśniejsze. Tutaj może tkwić kolejne z możliwych wyjaśnień naszej zagadki. Astronomowie powinni brać pod uwagę wpływ prędkości obrotowej Drogi Mlecznej – zjawisko to się pomija, gdyż powszechnie uważa się, że jego wpływ jest pomijalny – na pomiary dotyczące innych galaktyk.
Jeśli rzeczywiście w tym tkwi problem, to musimy inaczej skalibrować instrumenty do obserwacji głębokich partii kosmosu. Zmiana kalibracji i pomiarów odległości pozwoliłaby też rozwiązać kilka ważnych zagadek kosmologicznych, takich jak prędkość rozszerzania się wszechświata czy istnienie galaktyk, które – zgodnie z obecnymi pomiarami – są starsze od wszechświata, mówi Shamir.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W danych z nieczynnego już satelity ROSAT (Roentgen Satellite) znaleziono największą superstrukturę w lokalnym wszechświecie. I, jak twierdzą jej odkrywcy, największą w ogóle strukturę, o której można powiedzieć, że stanowi całość. Naukowcy z Instytutu Maxa Plancka, Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium, Uniwersytetu w Kapsztadzie i Europejskiej Agencji Kosmicznej przyjrzeli się obszarowi położonemu w odległości 416–826 milionów lat świetlnych od Ziemi (przesunięcie ku czerwieni z=0,03–0,06). Zauważyli tam gigantyczną superstrukturę o długości 1,4 miliarda lat świetlnych. Nazwali ją Quipu.
W wielkiej skali wszechświat jest niemal homogeniczny. Jednak gdy przyjrzymy się mniejszym skalom, okazuje się, że występują w nim znaczne różnice w rozkładzie materii. Dokładna wiedza na ten temat jest niezbędna do prowadzenia badań kosmologicznych. Jeśli przyjrzysz się rozkładowi gromad galaktyk na nieboskłonie na sferze znajdującej się w odległości 416–826 milionów lat świetlnych, natychmiast zobaczysz olbrzymią strukturę, która rozciąga się od wysokości północnych niemal do południowej krawędzie nieboskłonu, mówi główny autor bada Hans Böhringer. Składa się ona z 68 gromad galaktyk, ma około 1,4 miliarda lat świetlnych długości, a jej masę oszacowano na 2,4x1017 mas Słońca. Wykracza ona poza wszystko, co dotychczas udało się wiarygodnie zmierzyć we wszechświecie.
Satelita ROSAT w ciągu ośmiu lat pracy dokonał przeglądu całego nieba w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Dzięki niemu skatalogowano około 80 tysięcy źródeł takiego promieniowania i około 6 tysięcy źródeł skrajnego ultrafioletu. Dostarczone przez niego dane wciąż są analizowane i opracowywane. Dzięki nim naukowcy stworzyli bardziej precyzyjne trójwymiarowe mapy rozkładu gromad galaktyk. Stworzony w ten sposób katalog opisuje przestrzeń w odległości do 1 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Odkrycie Quipu ma duże znaczenie dla pomiarów kosmologicznych. Obecność taki struktur wpływa bowiem na pomiary stałej Hubble'a czy mikrofalowego promieniowania tła. Nawet jeśli wpływ takich struktur zmienia wartości o kilka procent, to jest wpływ niezmiernie istotny, gdyż potrafimy dokonywać coraz bardziej precyzyjnych pomiarów, wyjaśnia Gayoung Chon z Instytutu Fizyki im. Maxa Plancka.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
DESI (Dark Energy Spectroscopis Instrument) tworzy największą i najdokładniejszą trójwymiarową mapę wszechświata. W ten sposób zapewnia kosmologom narzędzia do poznania masy neutrin w skali absolutnej. Naukowcy wykorzystują w tym celu dane o barionowych oscylacjach akustycznych – czyli wahaniach w gęstości widzialnej materii – dostarczanych przez DESI oraz informacje z mikrofalowego promieniowania tła, wypełniającym wszechświat jednorodnym promieniowaniu, które pozostało po Wielkim Wybuchu.
Neutrina to jedne z najbardziej rozpowszechnionych cząstek subatomowych. W trakcie ewolucji wszechświata wpłynęły one na wielkie struktury, takie jak gromady galaktyk. Jedną z przyczyn, dla których naukowcy chcą poznać masę neturino jest lepsze zrozumienie procesu gromadzenia się materii w struktury.
Kosmolodzy od dawna sądzą, że masywne neutrina hamują proces „zlepiania się” materii. Innymi słowy uważają, że gdyby nie oddziaływanie tych neutrin, materia po niemal 14 miliardach lat ewolucji wszechświata byłaby zlepiona ze sobą w większym stopniu.
Jednak wbrew spodziewanym dowodom wskazującym na hamowanie procesu gromadzenia się materii, uzyskaliśmy dane wskazujące, że neutrina wspomagają ten proces. Albo mamy tutaj do czynienia z jakimś błędem w pomiarach, albo musimy poszukać wyjaśnienia na gruncie zjawisk, których nie opisuje Model Standardowy i kosmologia, mówi współautor badań, Joel Meyers z Southern Methodist University. Model Standardowy to najlepsza i wielokrotnie sprawdzona teoria budowy wszechświata.
Dlatego też Meyers, który prowadził badania we współpracy z kolegami w Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i San Diego oraz Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa stwierdza, że jeśli uzyskane właśnie wyniki się potwierdzą, możemy mieć do czynienia z podobnym problemem, jak ten, dotyczący tempa rozszerzania się wszechświata. Tam solidne, wielokrotnie sprawdzone, metody pomiarowe dają różne wyniki i wciąż nie udało się rozstrzygnąć tego paradoksu.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.