Pildikrediit: Chandra
Tume energia. Kas see on olemas ja millised on selle omadused? Kasutades NASA Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskuse galaktikaparvede pilte, on astronoomid rakendanud võimsat uut meetodit tumeenergia tuvastamiseks ja uurimiseks. Tulemused pakuvad intrigeerivaid vihjeid tumeda energia olemuse ja Universumi saatuse kohta. Marshalli Keskus juhib Chandra programmi.
Foto: galaktikaparve Abell 2029 komposiitpilt (optiline: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; röntgenikiirgus: NASA / CXC / IoA / S.Allen jt)
Astronoomid on tuumaenergiat tuvastanud ja sondeerinud, rakendades võimsat uut meetodit, mis kasutab NASA Chandra röntgeniseirekeskuse tehtud galaktikaparvede pilte. Tulemused jälgivad Universumi paisumise üleminekut aeglustunud faasilt kiireneva faasini mitu miljardit aastat tagasi ja annavad intrigeerivaid vihjeid tumeda energia olemuse ja Universumi saatuse kohta.
"Tume energia on võib-olla füüsika suurim mõistatus," ütles Steve Allen Inglismaal Cambridge'i ülikooli astronoomia instituudist (IoA) ja uuringu eestvedaja. "Seetõttu on äärmiselt oluline testida sõltumatult selle olemasolu ja omadusi."
Allen ja tema kolleegid kasutasid Chandrat 26 galaktikate klastri uurimiseks kaugustel, mis vastavad ühe kuni kaheksa miljardi aasta pikkusele kergliiklusteele. Need andmed hõlmavad aega, mil Universum aeglustus oma algsest laienemisest, enne kui kiirendas uuesti tumeda energia tagasilükkava mõju tõttu.
"Me näeme otseselt, et Universumi laienemine kiireneb, mõõtes kaugusi nende galaktikaparvedeni," ütles Andy Fabian, kes oli ka uuringu kaasautor IoA. Uued Chandra tulemused viitavad sellele, et tume energia tihedus ei muutu aja jooksul kiiresti ja võib olla isegi konstantne, kooskõlas Albert Einsteini esmakordselt kasutusele võetud “kosmoloogilise konstandi” kontseptsiooniga. Kui jah, siis eeldatakse, et Universum laieneb igavesti, nii et miljardite aastate jooksul on teadaolevatest galaktikatest vaid väike murdosa.
Kui tume energia tihedus on püsiv, väldiks Universumi dramaatilisem saatus. Nende hulka kuulub “suur rebend”, kus tume energia suureneb, kuni galaktikad, tähed, planeedid ja lõpuks aatomid lõpuks lahti rebitakse. Samuti oleks välistatud „suur kriis“, kus Universum lõpuks iseenesest kokku kukub.
Chandra tumeda energia sond põhineb röntgenvaatluste ainulaadsel võimel tuvastada ja uurida kuuma gaasi galaktikaparvedes. Nendest andmetest saab kindlaks määrata kuuma gaasi ja kobaras oleva tumeda aine massi suhte. Gaasifraktsiooni täheldatud väärtused sõltuvad eeldatavast kaugusest kobarani, mis omakorda sõltub ruumi kumerusest ja tumeda energia hulgast universumis.
Kuna galaktikaparved on nii suured, arvatakse, et nad esindavad universumi ainesisalduse õiglast valimit. Kui jah, siis peaks kuuma gaasi ja tumeda aine suhteline kogus olema igas klastris sama. Seda eeldust kasutades kohandasid Allen ja tema kolleegid vahemaa skaalat, et teha kindlaks, milline neist sobib andmetega kõige paremini. Need vahemaad näitavad, et kõigepealt aeglustus Universumi laienemine ja hakkas siis umbes kuus miljardit aastat tagasi kiirenema.
Chandra tähelepanekud nõustuvad supernoova tulemustega, sealhulgas Hubble'i kosmoseteleskoobi (HST) tulemustega, mis näitasid kõigepealt tumeda energia mõju Universumi kiirendusele. Chandra tulemused on supernoova tehnikast täiesti sõltumatud - nii lainepikkuse kui ka vaadeldavate objektide osas. Selline sõltumatu kontrollimine on teaduse nurgakivi. Sel juhul aitab see hajutada järelejäänud kahtlused, kas supernoova tehnika on puudulik.
"Meie Chandra meetodil pole midagi pistmist teiste tehnikatega, nii et nad ei võrdle kindlasti noote, niiöelda", ütles Robert Schmidt Saksamaa Potsdami ülikoolist, teine uuringu kaasautor.
Tumeda energia koguse ja selle ajaga varieerumise paremad piirväärtused saadakse, kui röntgenikiirgutulemid ühendada NASA Wilkinsoni mikrolaineanisotroopiatesti (WMAP) andmetega, mis kasutasid kosmilise mikrolaine taustkiirguse vaatlusi tumeda energia kohta tõendusmaterjali leidmiseks väga varajases universumis. Kombineeritud andmeid kasutades leidsid Allen ja tema kolleegid, et tume energia moodustab umbes 75% Universumist, tume mateeria umbes 21% ja nähtav aine umbes 4%.
Allen ja tema kolleegid rõhutavad, et mõõtemääramatused on sellised, et andmed on kooskõlas konstantse väärtusega tumeda energiaga. Praegused Chandra andmed võimaldavad siiski võimalust, et tume energia tihedus aja jooksul kasvab. Üksikasjalikumad uuringud Chandra, HST, WMAP-iga ja tulevase missiooniga Constellation-X peaksid pakkuma tumedale energiale palju täpsemaid piiranguid.
"Kuni me ei mõista kosmilise kiirenduse ja tumeda energia olemust paremini, ei saa me loota, et mõistame universumi saatust," ütles Chicago ülikooli sõltumatu kommentaator Michael Turner.
Uuringut läbi viinud meeskonda kuulusid ka Harald Ebeling Hawaii ülikoolist ja hilja Leon van Speybroeck Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskusest. Need tulemused ilmuvad Kuningliku Astronoomiaühingu igakuises teatises.
NASA Marshalli kosmoselennukeskus, Huntsville, Ala, juhib NASA Washingtoni kosmoseteaduse büroo Chandra programmi. Californias Redondo Beachis asuv Northrop Grumman, endine TRW, Inc., oli vaatluskeskuse peamine arendaja. Smithsoniani astrofüüsikaline vaatluskeskus kontrollib teadust ja lennutegevust Chandra röntgenikeskuses Cambridge'is, Mass.
Lisateave ja pildid on saadaval aadressil:
http://chandra.harvard.edu/
ja
http://chandra.nasa.gov/
Algne allikas: NASA pressiteade
