Obserwacje teleskopu Integral wyzwaniem dla fizyków

0

Według Ogólnej Teorii Względności Einsteina przestrzeń powinna być gładka i ciągła. Jednakże nowoczesne teorie kwantowe dowodzą, że przestrzeń jest „ziarnista” na niewielkich odległościach, trochę jak piasek na plażach. Wyzwaniem dla dzisiejszej fizyki jest połączyć obie te teorie w jedna spójną teorię kwantowej grawitacji. Najnowsze wyniki w obserwatorium kosmicznego Integral wskazują, że ziarnistość ta jest prawdopodobnie znacznie drobniejsza niż do tej pory sądzono.

Według obliczeń ziarnistość przestrzeni pozostaje nie bez wpływu na trajektorie promieni gamma przemierzających  kosmos. Istnienie „ziarenek” bowiem zakrzywia tory ruchu promieniowania, gdyż zmienia kierunek oscylacji – inaczej mówiąc polaryzację. Wysokoenergetyczne promieniowanie gamma powinno poddawać się silniejszemu zakrzywieniu trajektorii, niż te słabiej energetyczne. Dzięki różnicy w polaryzacjach możliwe jest zatem wyznaczanie skali ziarnistości.

Philip Laurent z CEA Sacly wraz ze współpracownikami wykorzystali dane z jednego z instrumentów Integrala, IBIS, do poszukiwania właśnie takich różnic polaryzacji. Uczeni skupili się na jednym z najsilniejszych błysków gamma (GRB, od Gamma Ray Burst) kiedykolwiek zaobserwowanym. Takie błyski to najbardziej energetyczne zjawiska we Wszechświecie. Większość z nich prawdopodobnie bierze początek ze zapadania się gwiazd zwykłych w gwiazdy neutronowe lub czarne dziury podczas eksplozji supernowych. Takie zdarzenia trwają zaledwie kilka sekund lub minut, lecz są tak intensywne, że wydzielają więcej światłą niż całe galaktyki, w których zachodzą.

Błysk, o którym mowa, oznaczony GRB 041219A miał miejsce 19 grudnia 2004 roku i był tak silny, że już po szybkiej analizie dowiedziono, że należy mu się miejsce w pierwszym 1% jeśli chodzi o jasność. Był oddalony od Ziemi o 300 milionów lat świetlnych. Był też na tyle jasny, że Integral mógł zmierzyć dokładnie różnice w polaryzacji promieniowania gamma.
Uczonym nie udało się ostatecznie odnaleźć żadnych różnic w polaryzacji, które mieściłyby się w granicach dokładności danych. Wiele ze współczesnych teorii przewiduje, że ziarnistość powinna mieć skalę Plancka, tzn. 10-35 metra. Jednakże obserwacje Integrala – będąc 10 000 razy dokładniejsze, niż jakiekolwiek wcześniejsze – wykazały, że ziarnistość musi mieć skalę mniejszą, niż 10-48 metra.

Dr Laurent twierdzi, że jest to niezwykle istotny wynik we fundamentalnej fizyce, gdyż zadaje kłam niektórym z odmian teorii superstrun oraz niektórym z tzw. teorii loop quantum gravity. Integral dokonał już wcześniej podobnej obserwacji w 2006 roku, badając słabszą emisję z Mgławicy Kraba, która jest pozostałością po supernowej i jest od nas oddalona o 6500 lat świetlnych, wciąż leżąc w obrębie naszej Galaktyki.

Źródło: ESA

Obserwatorium Integral / Credit - ESA

Share.

Comments are closed.