Πιστωτική εικόνα: Chandra
Σκοτεινή ενέργεια. Υπάρχει και ποιες είναι οι ιδιότητές του; Χρησιμοποιώντας εικόνες γαλαξιών από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA, οι αστρονόμοι εφάρμοσαν μια ισχυρή, νέα μέθοδο για την ανίχνευση και τον εντοπισμό της σκοτεινής ενέργειας. Τα αποτελέσματα προσφέρουν ενδιαφέρουσες ενδείξεις για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και την τύχη του Σύμπαντος. Το Κέντρο Marshall διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra.
Φωτογραφία: Σύνθετη εικόνα του σμήνους γαλαξιών Abell 2029 (Οπτικό: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; X-ray: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
Οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει και ανιχνεύσει τη σκοτεινή ενέργεια εφαρμόζοντας μια ισχυρή, νέα μέθοδο που χρησιμοποιεί εικόνες γαλαξιακών συστάδων από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA. Τα αποτελέσματα εντοπίζουν τη μετάβαση της επέκτασης του Σύμπαντος από μια επιβράδυνση σε μια επιταχυνόμενη φάση πριν από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, και δίνουν ενδιαφέρουσες ενδείξεις για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και την τύχη του Σύμπαντος.
«Η σκοτεινή ενέργεια είναι ίσως το μεγαλύτερο μυστήριο στη φυσική», δήλωσε ο Steve Allen του Ινστιτούτου Αστρονομίας (IoA) στο Πανεπιστήμιο του Cambridge στην Αγγλία και επικεφαλής της μελέτης. «Ως εκ τούτου, είναι εξαιρετικά σημαντικό να κάνουμε μια ανεξάρτητη δοκιμή για την ύπαρξη και τις ιδιότητές της».
Ο Άλεν και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν τον Τσάντρα για να μελετήσουν 26 ομάδες γαλαξιών σε αποστάσεις που αντιστοιχούσαν σε ελαφρούς χρόνους ταξιδιού μεταξύ ενός και οκτώ δισεκατομμυρίων ετών. Αυτά τα δεδομένα καλύπτουν τη στιγμή που το Σύμπαν επιβραδύνθηκε από την αρχική του επέκταση, πριν επιταχυνθεί και πάλι λόγω της απωθητικής επίδρασης της σκοτεινής ενέργειας.
«Βλέπουμε άμεσα ότι η επέκταση του Σύμπαντος επιταχύνεται μετρώντας τις αποστάσεις σε αυτά τα σμήνη γαλαξιών», δήλωσε ο Andy Fabian, επίσης, του IoA, συν-συγγραφέα της μελέτης. Τα νέα αποτελέσματα του Chandra υποδηλώνουν ότι η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας δεν αλλάζει γρήγορα με την πάροδο του χρόνου και μπορεί ακόμη και να είναι σταθερή, σύμφωνα με την έννοια της «κοσμολογικής σταθεράς» που παρουσιάστηκε για πρώτη φορά από τον Albert Einstein. Αν ναι, το Σύμπαν αναμένεται να συνεχίσει να επεκτείνεται για πάντα, έτσι ώστε σε πολλά δισεκατομμύρια χρόνια μόνο ένα μικρό κλάσμα των γνωστών γαλαξιών θα είναι παρατηρήσιμο.
Εάν η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας είναι σταθερή, θα αποφεύγονταν πιο δραματικές μοίρες για το Σύμπαν. Αυτά περιλαμβάνουν το «Big Rip», όπου η σκοτεινή ενέργεια αυξάνεται έως ότου οι γαλαξίες, τα αστέρια, οι πλανήτες και τελικά τα άτομα διαλύονται τελικά. Το «Big Crunch», όπου το Σύμπαν τελικά καταρρέει, θα αποκλείεται επίσης.
Ο ανιχνευτής σκοτεινής ενέργειας του Chandra βασίζεται στη μοναδική ικανότητα των παρατηρήσεων ακτίνων Χ να ανιχνεύουν και να μελετούν το θερμό αέριο σε σμήνες γαλαξιών. Από αυτά τα δεδομένα, μπορεί να προσδιοριστεί η αναλογία της μάζας του θερμού αερίου και της μάζας της σκοτεινής ύλης σε ένα σύμπλεγμα. Οι παρατηρούμενες τιμές του κλάσματος αερίου εξαρτώνται από την υποτιθέμενη απόσταση από τη συστάδα, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από την καμπυλότητα του χώρου και την ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας στο σύμπαν.
Επειδή τα σμήνη γαλαξιών είναι τόσο μεγάλα, πιστεύεται ότι αντιπροσωπεύουν ένα δίκαιο δείγμα του περιεχομένου της ύλης στο σύμπαν. Εάν ναι, τότε οι σχετικές ποσότητες θερμού αερίου και σκοτεινής ύλης πρέπει να είναι οι ίδιες για κάθε συστάδα. Χρησιμοποιώντας αυτήν την υπόθεση, ο Allen και οι συνάδελφοί του ρύθμισαν την κλίμακα απόστασης για να καθορίσουν ποια ταιριάζει καλύτερα στα δεδομένα. Αυτές οι αποστάσεις δείχνουν ότι η επέκταση του Σύμπαντος επιβραδύνθηκε αρχικά και στη συνέχεια άρχισε να επιταχύνεται περίπου έξι δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Οι παρατηρήσεις του Chandra συμφωνούν με τα αποτελέσματα του σουπερνόβα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST), το οποίο έδειξε για πρώτη φορά την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας στην επιτάχυνση του Σύμπαντος. Τα αποτελέσματα του Chandra είναι εντελώς ανεξάρτητα από την τεχνική σουπερνόβα - τόσο στο μήκος κύματος όσο και στα αντικείμενα που παρατηρούνται. Αυτή η ανεξάρτητη επαλήθευση είναι ο ακρογωνιαίος λίθος της επιστήμης. Σε αυτήν την περίπτωση βοηθά στην εξάλειψη τυχόν υπολειπόμενων αμφιβολιών ότι η τεχνική του σουπερνόβα είναι ελαττωματική.
"Η μέθοδος μας Chandra δεν έχει καμία σχέση με άλλες τεχνικές, οπότε σίγουρα δεν συγκρίνουν σημειώσεις, για να το πούμε", δήλωσε ο Robert Schmidt του Πανεπιστημίου του Πότσνταμ στη Γερμανία, άλλος συντάκτης της μελέτης.
Τα καλύτερα όρια σχετικά με την ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας και τον τρόπο με τον οποίο ποικίλλει με το χρόνο λαμβάνονται συνδυάζοντας τα αποτελέσματα των ακτίνων Χ με δεδομένα από τον Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) της NASA, το οποίο χρησιμοποίησε παρατηρήσεις της κοσμικής ακτινοβολίας φόντου μικροκυμάτων για να ανακαλύψει στοιχεία για σκοτεινή ενέργεια στο πολύ πρώιμο Σύμπαν. Χρησιμοποιώντας τα συνδυασμένα δεδομένα, ο Allen και οι συνάδελφοί του διαπίστωσαν ότι η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί περίπου το 75% του Σύμπαντος, η σκοτεινή ύλη περίπου 21% και η ορατή ύλη περίπου 4%.
Ο Allen και οι συνάδελφοί του τονίζουν ότι οι αβεβαιότητες στις μετρήσεις είναι τέτοιες που τα δεδομένα είναι συνεπή με τη σκοτεινή ενέργεια που έχει σταθερή τιμή. Τα παρόντα δεδομένα Chandra, ωστόσο, επιτρέπουν την πιθανότητα να αυξάνεται η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας με την πάροδο του χρόνου. Πιο αναλυτικές μελέτες με τα Chandra, HST, WMAP και με τη μελλοντική αποστολή Constellation-X θα πρέπει να παρέχουν πολύ πιο ακριβείς περιορισμούς στη σκοτεινή ενέργεια.
«Μέχρι να κατανοήσουμε καλύτερα την κοσμική επιτάχυνση και τη φύση της σκοτεινής ενέργειας, δεν μπορούμε να ελπίζουμε να κατανοήσουμε το πεπρωμένο του Σύμπαντος», δήλωσε ο ανεξάρτητος σχολιαστής Michael Turner, του Πανεπιστημίου του Σικάγο.
Η ομάδα που διεξήγαγε την έρευνα περιελάμβανε επίσης τον Harald Ebeling του Πανεπιστημίου της Χαβάης και τον αείμνηστο Leon van Speybroeck του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Αυτά τα αποτελέσματα θα εμφανιστούν σε ένα επερχόμενο τεύχος των Μηνιαίων Ειδοποιήσεων της Βασιλικής Εταιρείας Αστρονομίας.
Το Διαστημικό Κέντρο Πτήσης Marshall της NASA, Huntsville, Ala, διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra για το Γραφείο Διαστημικής Επιστήμης της NASA στην Ουάσιγκτον. Η Northrop Grumman της Redondo Beach, Calif., Πρώην TRW, Inc., ήταν ο κύριος εργολάβος ανάπτυξης του παρατηρητηρίου. Το Αστεροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian ελέγχει τη λειτουργία της επιστήμης και της πτήσης από το κέντρο ακτίνων Χ Chandra στο Cambridge, Mass.
Πρόσθετες πληροφορίες και εικόνες διατίθενται στη διεύθυνση:
http://chandra.harvard.edu/
και
http://chandra.nasa.gov/
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
