Credit imagine: Chandra
Energie întunecată. Există și care sunt proprietățile sale? Folosind imagini cu cluster galaxie de la Observatorul de raze X Chandra al NASA, astronomii au aplicat o metodă puternică și nouă pentru detectarea și sondarea energiei întunecate. Rezultatele oferă indicii interesante despre natura energiei întunecate și soarta Universului. Centrul Marshall gestionează programul Chandra.
Foto: Imagine compusă a clusterului galaxiei Abell 2029 (Optică: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; Radiografie: NASA / CXC / IoA / S.Allen și colab.)
Astronomii au detectat și sondat energia întunecată prin aplicarea unei metode noi, puternice, care utilizează imagini cu grupuri de galaxii realizate de Observatorul de raze X Chandra al NASA. Rezultatele urmăresc tranziția expansiunii Universului de la o fază de decelerație la o accelerare în urmă cu câteva miliarde de ani și oferă indicii intrigante despre natura energiei întunecate și soarta Universului.
„Energia întunecată este poate cel mai mare mister în fizică”, a declarat Steve Allen, de la Institutul de Astronomie (IoA), de la Universitatea Cambridge din Anglia, și liderul studiului. „Ca atare, este extrem de important să facem un test independent al existenței și proprietăților sale.”
Allen și colegii săi l-au folosit pe Chandra pentru a studia 26 de grupuri de galaxii la distanțe corespunzătoare timpilor de călătorie ușoară între un și opt miliarde de ani. Aceste date acoperă perioada în care Universul a încetinit de la expansiunea sa inițială, înainte de a accelera din nou din cauza efectului repulsiv al energiei întunecate.
„Vedem direct că extinderea Universului se accelerează prin măsurarea distanțelor până la aceste grupări de galaxii”, a declarat Andy Fabian, de asemenea, al IoA, coautor al studiului. Noile rezultate ale Chandra sugerează că densitatea de energie întunecată nu se schimbă rapid cu timpul și poate fi chiar constantă, în concordanță cu conceptul de „constantă cosmologică” introdusă prima dată de Albert Einstein. Dacă da, Universul se așteaptă să se extindă pentru totdeauna, astfel încât în multe miliarde de ani doar o mică parte din galaxiile cunoscute vor putea fi observate.
Dacă densitatea de energie întunecată este constantă, s-ar evita evitarea unor destinderi mai dramatice pentru Univers. Acestea includ „Big Rip”, unde energia întunecată crește până când galaxiile, stelele, planetele și eventual atomii sunt în cele din urmă sfâșiate. „Big Crunch”, unde Universul se prăbușește în cele din urmă, ar fi de asemenea exclus.
Sonda lui Chandra de energie întunecată se bazează pe capacitatea unică a observațiilor cu raze X de a detecta și studia gazul fierbinte în grupurile de galaxii. Din aceste date, se poate determina raportul dintre masa gazului fierbinte și masa materiei întunecate dintr-un cluster. Valorile observate ale fracției de gaz depind de distanța asumată față de cluster, care la rândul său depinde de curbura spațiului și de cantitatea de energie întunecată din univers.
Deoarece grupurile de galaxii sunt atât de mari, se crede că acestea reprezintă un eșantion corect al conținutului de materie din univers. Dacă da, atunci cantitățile relative de gaz fierbinte și materie întunecată ar trebui să fie aceleași pentru fiecare grup. Folosind această presupunere, Allen și colegii au ajustat scara distanței pentru a determina care se potrivește cel mai bine datelor. Aceste distanțe arată că expansiunea Universului a fost mai întâi decelerare și apoi a început să se accelereze acum aproximativ șase miliarde de ani.
Observațiile lui Chandra sunt de acord cu rezultatele supernovei, inclusiv cele de la Telescopul Spațial Hubble (HST), care au arătat pentru prima dată efectul energiei întunecate asupra accelerării Universului. Rezultatele lui Chandra sunt complet independente de tehnica supernovei - atât în lungimea de undă cât și în obiectele observate. O astfel de verificare independentă este o piatră de temelie a științei. În acest caz, ajută la eliminarea oricăror îndoieli privind faptul că tehnica supernovei este defectuoasă.
„Metoda noastră Chandra nu are nicio legătură cu alte tehnici, așa că cu siguranță nu compară note, ca să spunem așa”, a spus Robert Schmidt de la Universitatea din Potsdam din Germania, un alt coautor al studiului.
Limitele mai bune ale cantității de energie întunecată și modul în care variază în timp se obțin prin combinarea rezultatelor razelor X cu datele din sonda de anisotropie Wilkinson cu microunde (WMAP) de la NASA, care a folosit observații ale radiațiilor cosmice de fundal cu microunde pentru a descoperi dovezi pentru energia întunecată. în Universul foarte timpuriu. Folosind datele combinate, Allen și colegii săi au descoperit că energia întunecată constituie aproximativ 75% din Univers, materia întunecată aproximativ 21%, iar materia vizibilă aproximativ 4%.
Allen și colegii săi subliniază că incertitudinile măsurătorilor sunt astfel încât datele sunt în concordanță cu energia întunecată având o valoare constantă. Datele prezente ale Chandra permit totuși posibilitatea ca densitatea de energie întunecată să crească cu timpul. Studii mai detaliate cu Chandra, HST, WMAP și cu viitoarea misiune Constellation-X ar trebui să ofere constrângeri mult mai precise asupra energiei întunecate.
„Până când nu înțelegem mai bine accelerația cosmică și natura energiei întunecate, nu putem spera să înțelegem destinul Universului”, a spus comentatorul independent Michael Turner, de la Universitatea din Chicago.
Echipa care a condus cercetarea a inclus, de asemenea, Harald Ebeling de la Universitatea din Hawaii și regretatul Leon van Speybroeck al Centrului pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian. Aceste rezultate vor apărea într-o ediție viitoare a avizelor lunare ale Royal Astronomy Society.
Centrul de zbor spațial Marshall al NASA, Huntsville, Ala., Gestionează programul Chandra pentru Office of Science Science Space, NASA, Washington. Northrop Grumman din Redondo Beach, California, fostul TRW, Inc., a fost principalul contractant de dezvoltare pentru observator. Observatorul astrofizic Smithsonian controlează operațiunile de știință și zbor din Centrul de raze X Chandra din Cambridge, Mass.
Informații și imagini suplimentare sunt disponibile la adresa:
http://chandra.harvard.edu/
și
http://chandra.nasa.gov/
Sursa originală: Comunicat de presă al NASA
