Metoda badania ciemnej energii udoskonalona

0

Ciemna energia jest tajemniczą siłą, hipotetyczną formą energii, która wypełnia całą przestrzeń i poprzez wywieranie ujemnego ciśnienia, przyczynia się do coraz szybszej ekspansji Wszechświata. Pomimo tego, iż prawdopodobnie Wszechświat składa się w ponad 70% z ciemnej energii, wniosek o możliwości jej istnienia został wysunięty dopiero w 1998 roku przez dwa niezależne zespoły badaczy na podstawie ich obserwacji supernowych typu Ia.

Supernowe typu Ia powstają w momencie eksplozji białego karła. W chwili obecnej najlepszą metodą pomiaru ciemnej energii jest właśnie obserwacja supernowych Ia, które uwalniają najwięcej energii spośród tego typu zjawisk, sprawiając, iż wybuchający karzeł staje się widoczny z ogromnych, sięgających często miliardów lat świetlnych, odległości.

Tym samym, z uwagi na to, iż ich rzeczywista jasność jest nam znana, supernowe typu Ia mogą pełnić funkcje swego rodzaju „wzorców światła” w odległych galaktykach. W podobny sposób, jak kierowcy samochodów podczas jazdy w nocy mogą ocenić na podstawie zmieniającej się jasności przednich świateł dystans do nadjeżdżającego z naprzeciwka pojazdu, naukowcy na podstawie pomiarów pozornej jasności supernowych określają ich odległość od Ziemi. Pomiar tych odległości umożliwia z kolei stwierdzenie, jakie efekty wywiera ciemna energia na rozszerzanie się Wszechświata.

Najlepsza jak do tej pory metoda badania ciemnej energii została właśnie udoskonalona dzięki badaniom nad supernowymi typu Ia, które prowadzone są przez zespół Ryana Foley’a z Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian: znaleziono sposób na korekcję małych odstępstw od wyglądu supernowych, dzięki czemu stały się one jeszcze lepszymi „wzorcami światła”. Kluczem okazała się ich segregacja pod względem koloru. Postępy te zostały zaprezentowane na 217. spotkaniu American Astronomical Society.

Supernowe typu Ia są wykorzystywane jako „wzorce światła”, co oznacza, iż posiadają one znaną jasność. Jednakże nie są one wszystkie jednakowo jasne, stąd astronomowie muszą stosować korekty uwzględniające pewne znane charakterystyki, jak na przykład korelację dotyczącą szybkości, z jaką supernowa jaśnieje i ciemnieje a rzeczywistą maksymalną jasnością.

Po wprowadzeniu korekt dane pomiarowe wciąż wykazują pewne rozproszenie, co przenosi się na niedokładność, z jaką kalkulowany jest dystans do odległych obiektów, a to z kolei przekłada się na obserwacje efektów działania ciemnej energii. Do tej pory starania na drodze wprowadzenia bardziej dokładnych korekt nie przynosiły zadowalających efektów. Dzięki pracy Foley’a ten stan rzeczy uległ jednak zmianie.

Badacz odkrył, iż po wzbogaceniu procesu badawczego danej supernowej typu Ia o informację odnośnie tempa słabnięcia jej blasku można określić wyrazistą zależność pomiędzy prędkością wyrzucanej materii a jej kolorem. Wyrzuty o większej prędkości wpadają w czerwień, natomiast te wolniejsze są bardziej niebieskie.

Wcześniej astronomowie przypuszczali, iż wyrzuty mają czerwony kolor przez pył biorący udział w zjawisku, który przy okazji osłabiał blask eksplozji. W tym wypadku zjawisko zdawało się zachodzić dalej niż to miało miejsce w rzeczywistości. Praca Foley’a pokazała, iż pewne różnice w kolorze są charakterystyczne dla określonych supernowych.

Badania Foley’a odniosły sukces z dwóch powodów: wnioski zostały wyciągnięte na podstawie obserwacji dużej liczby (ponad 100) supernowych i, co ważniejsze, powrócono do przeanalizowania podstawowych zasad i przebadany został ponownie pogląd, iż supernowe typu Ia odznaczają się jednym kolorem.

Odkrycie zapewnia lepsze zrozumienie fizyki, która rządzi rozwojem supernowych typu Ia. Ponadto pozwoli ono kosmologom na poprawę analizowanych przez nich danych, dzięki czemu badania ciemnej energii będą dokładniejsze, a kolejny krok na drodze zrozumienia istoty tej tajemniczej siły został wykonany.

(CfA)

Share.

Comments are closed.