Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Zmiana fazy ciemnej energii wyjaśnia problemy ze stałą Hubble'a?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
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
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
Jak zmierzyć kosmos? Niełatwo to zrobić, mając do dyspozycji tylko obserwacje. Obserwowana jasność obserwowanych obiektów, gwiazd, zależy od ich wielkości, jasności własnej, wreszcie odległości. Czy dwie gwiazdy o pozornie tej samej jasności znajdują się w tej samej odległości? Czy jedna jest większa, ale znajduje się dalej? Jest oczywiste, że do wiarygodnych pomiarów potrzeba nam obiektu o znanej i pewnej wielkości i jasności. Takimi obiektami, pełniącymi dla astronomów rolę „słupów milowych" są supernowe typu 1a.
Supernowe typu 1a osiągają zawsze zbliżoną jasność maksymalną, dzięki temu można z dużą precyzją określić ich odległość, dlatego nazywa się je w astronomii świecami standardowymi. Nie znaczy to oczywiście, że są absolutnie idealne - mimo wszystko różnią się od siebie, a określanie tych różnic jest rodzajem sztuki. Udoskonalił ją właśnie Ryan Foley, astronom z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, a badania, które na to pozwoliły, trwały aż dwadzieścia lat.
Jednym ze wskaźników, pozwalających określić rzeczywistą jasność supernowej 1a jest szybkość, z jaką pulsuje: rozjaśnia się i przygasa. To jednak nie wystarcza. Drugą właściwością, jaką możemy obserwować, jest jej barwa, która może być przesunięta w kierunku niebieskiej lub czerwonej. Poczerwienienie światła supernowej 1a uważano do dziś za efekt przesłonięcia jej przez obłok materii pyłowej, a zakładając, że domniemany obłok również przyciemnia jej blask, umiejscawiano takie gwiazdy bliżej. Ryan Foley dowiódł, że to błędne założenie, które powodowało zbyt bliskie umiejscowienie wielu „świec".
Powracając do podstawowych założeń i zakładając, że barwa supernowej jest stała, przeanalizował dokładnie dane setki znanych takich obiektów. Okazało się, że barwa zależy od prędkości, z jaką gwiazda wyrzuca materię podczas eksplozji: wolniejszy wyrzut oznacza odcień bardziej niebieski, szybszy - bardziej czerwony.
Odkrycie ma znaczenie nie tylko dla zrozumienia samych supernowych i nie tylko dla skorygowania pomiarów odległości wielu obiektów naszego Wszechświata. Pozwoli także na dokładniejsze pomiary i zrozumienie stanowiącej 70% masy Wszechświata ciemnej energii - tajemniczej siły, która rozpycha nasz Wszechświat i odgrywa kluczową rolę w jego ewolucji.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.