Obrazový kredit: Chandra
Temná energie. Existuje a jaké jsou jeho vlastnosti? Astronomové použili obrázky galaxií z rentgenové observatoře Chandra NASA a použili účinnou, novou metodu detekce a zkoumání temné energie. Výsledky nabízejí zajímavé stopy o povaze temné energie a o osudu vesmíru. Program Marshall spravuje program Chandra.
Foto: Složený obraz galaktického clusteru Abell 2029 (optický: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; rentgen: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
Astronomové detekovali a zkoumali temnou energii použitím výkonné nové metody, která využívá obrazy galaktických klastrů vytvořených rentgenovou observatoří Chandra NASA. Výsledky sledují přechod expanze vesmíru z fáze zpomalení do fáze urychlování před několika miliardami let a dávají zajímavé stopy o povaze temné energie a osudu vesmíru.
"Temná energie je možná největším tajemstvím ve fyzice," řekl Steve Allen z Astronomického ústavu (IoA) na University of Cambridge v Anglii a vedoucí studie. "Proto je nesmírně důležité provést nezávislý test jeho existence a vlastností."
Allen a jeho kolegové použili Chandru ke studiu 26 shluků galaxií na vzdálenost odpovídající době světla od jednoho do osmi miliard let. Tato data pokrývají čas, kdy se vesmír zpomalil ze své původní expanze, než se znovu zrychlil kvůli odpudivému účinku temné energie.
"Přímo vidíme, že se expanze vesmíru zrychluje měřením vzdáleností k těmto klastrům galaxií," řekl Andy Fabian z IoA, spoluautor studie. Nové výsledky Chandry naznačují, že hustota temné energie se časem nemění rychle a může být dokonce konstantní, v souladu s konceptem „kosmologické konstanty“, který poprvé představil Albert Einstein. Pokud ano, očekává se, že se vesmír bude navždy rozšiřovat, takže za mnoho miliard let bude pozorovatelná jen malá část známých galaxií.
Pokud je hustota temné energie konstantní, vyhnulo by se dramatičtějším osudům vesmíru. Patří mezi ně „Big Rip“, kde se temná energie zvyšuje, dokud se galaxie, hvězdy, planety a nakonec atomy neroztrhnou. „Velká krize“, ve které se vesmír nakonec zhroutí, bude rovněž vyloučena.
Chandrova sonda temné energie se spoléhá na jedinečnou schopnost rentgenových pozorování detekovat a studovat horký plyn v klastrech galaxií. Z těchto údajů lze určit poměr hmotnosti horkého plynu a hmotnosti tmavé hmoty ve shluku. Pozorované hodnoty plynné frakce závisí na předpokládané vzdálenosti od shluku, která zase závisí na zakřivení prostoru a množství temné energie ve vesmíru.
Protože jsou klastry galaxií tak velké, předpokládá se, že představují spravedlivý vzorek obsahu hmoty ve vesmíru. Pokud ano, pak by relativní množství horkého plynu a tmavé hmoty mělo být stejné pro každý klastr. S použitím tohoto předpokladu Allen a jeho kolegové upravili stupnici vzdálenosti, aby určili, která z nich nejlépe odpovídá datům. Tyto vzdálenosti ukazují, že expanze vesmíru se zpomalovala nejprve a poté se začala zrychlovat asi před šesti miliardami let.
Chandřina pozorování souhlasí s výsledky supernovy, včetně těch z Hubbleova kosmického dalekohledu (HST), které nejprve ukázaly vliv temné energie na zrychlení vesmíru. Výsledky Chandry jsou zcela nezávislé na supernově technice - jak na vlnové délce, tak na pozorovaných objektech. Takové nezávislé ověření je základním kamenem vědy. V tomto případě to pomáhá rozptýlit všechny zbývající pochybnosti o tom, že supernova technika je vadná.
"Naše metoda Chandra nemá nic společného s jinými technikami, takže rozhodně nesrovnávají poznámky, abych tak řekl," řekl Robert Schmidt z Postupimské univerzity v Německu, další spoluautor studie.
Lepší limity na množství temné energie a na to, jak se mění s časem, jsou získány kombinací rentgenových výsledků s daty z NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), která pomocí pozorování kosmického mikrovlnného záření pozadí objevila důkazy o temné energii ve velmi raném vesmíru. Na základě kombinovaných údajů Allen a jeho kolegové zjistili, že temná energie tvoří asi 75% vesmíru, tmavá hmota asi 21% a viditelná hmota asi 4%.
Allen a jeho kolegové zdůrazňují, že nejistoty měření jsou takové, že data jsou v souladu s temnou energií mající konstantní hodnotu. Současná data z Chandry však umožňují možnost, že hustota temné energie se časem zvyšuje. Podrobnější studie s Chandrou, HST, WMAP as budoucí misí Constellation-X by měly poskytnout mnohem přesnější omezení temné energie.
"Dokud nebudeme lépe rozumět kosmickému zrychlení a povaze temné energie, nemůžeme doufat, že pochopíme osud vesmíru," řekl nezávislý komentátor Michael Turner z University of Chicago.
Tým provádějící výzkum také zahrnoval Haralda Ebelinga z Havajské univerzity a pozdního Leon van Speybroecka z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku. Tyto výsledky se objeví v nadcházejícím vydání Měsíčních oznámení Královské astronomické společnosti.
Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., NASA, řídí program Chandra pro Office of Space Science ve Washingtonu. Northrop Grumman z Redondo Beach v Kalifornii, dříve TRW, Inc., byl hlavním dodavatelem vývoje observatoře. Smithsonian Astrofyzical Observatory řídí vědu a letové operace z rentgenového centra Chandra v Cambridge, Massachusetts.
Další informace a obrázky jsou k dispozici na adrese:
http://chandra.harvard.edu/
a
http://chandra.nasa.gov/
Původní zdroj: NASA News Release
