מספר יסודי המשפיע על צבע האור הנפלט על ידי האטומים וכן על כל האינטראקציות הכימיות לא השתנה ביותר מ- 7 מיליארד שנים, על פי תצפיות של צוות אסטרונומים המתווה את התפתחות הגלקסיות והיקום.
על התוצאות מדווחים היום (שני, 18 באפריל) בישיבה השנתית של האגודה האמריקאית לפיזיקה (APS) על ידי האסטרונום ג'פרי ניומן, עמית האבל במעבדה הלאומית לורנס ברקלי המייצג את DEEP2, שיתוף פעולה בהובלת אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. , ו- UC סנטה קרוז. ניומן מציג את הנתונים ועדכון על פרויקט DEEP2 בשעה 13:00. מסיבת העיתונאים של EDT במלון מריוט ווטרסייד בטמפה, פלרה.
המבנה הדק קבוע, אחד מקומץ המספרים הטהורים שתופסים תפקיד מרכזי בפיזיקה, צץ כמעט בכל המשוואות הכרוכות בחשמל ומגנטיות, כולל אלה המתארים פליטת גלים אלקטרומגנטיים - אור - על ידי אטומים. עם זאת, למרות אופיו הבסיסי, כמה תיאורטיקנים הציעו שהוא ישתנה בעדינות ככל שהיקום יתיישן, מה שמשקף שינוי במשיכה בין הגרעין האטומי לאלקטרונים המזמזמים סביבו.
במהלך השנים האחרונות דיווחה קבוצה של אסטרונומים אוסטרלים כי הקבוע התגבר לאורך חיי היקום בכחלק אחד מתוך 100,000, בהתבסס על מדידותיו לקליטת האור מקוואזרים רחוקים ככל שהאור עובר דרך גלקסיות קרוב יותר לנו. עם זאת, אסטרונומים אחרים לא מצאו שום שינוי כזה בטכניקה זהה.
התצפיות החדשות של צוות הסקר DEEP2 משתמשים בשיטה ישירה יותר כדי לספק מדד עצמאי לקבוע ולא מראים שום שינוי בתוך חלק אחד מתוך 30,000.
"הקבוע במבנה הדק קובע את כוחו של הכוח האלקטרומגנטי, שמשפיע על האופן שבו האטומים נראים יחד ורמות האנרגיה בתוך אטום. ברמה מסוימת זה עוזר לקבוע את קנה המידה של כל החומר הרגיל המורכב מאטומים, "אמר ניומן. "התוצאה האפסית הזו פירושה שתאורטיקנים אינם צריכים למצוא הסבר מדוע זה ישתנה כל כך הרבה."
הקבוע במבנה הדק, המיועד על ידי האות האלפאית היוונית, הוא יחס של "קבועים" אחרים של הטבע, שבתאוריות מסוימות הם עשויים להשתנות לאורך זמן קוסמי. שווה לריבוע המטען של האלקטרון המחולק במהירות האור של זמני האור קבוע של פלאנק, אלפא ישתנה, על פי תיאוריה אחת אחרונה, רק אם מהירות האור תשתנה לאורך זמן. תיאוריות מסוימות של אנרגיה אפלה או איחוד מפואר, בפרט כאלו שיש בהן מימדים רבים נוספים מעבר לארבע המרחב והזמן שאנו מכירים, מנבאות התפתחות הדרגתית של הקבוע במבנה הדק, אמר ניומן.
DEEP2 הוא סקר של חמש שנים של גלקסיות המרוחקות יותר מ -7 עד 8 מיליארד שנות אור שאורן נמתח או הוסט מחדש בכדי להכפיל את אורך הגל המקורי שלו על ידי התפשטות היקום. אף שהפרויקט השיתופי, שנתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, לא נועד לחפש שונות בקבוע במבנה הדק, התברר כי תת קבוצה של 40,000 הגלקסיות עד כה נצפתה תשרת את המטרה הזו.
"בסקר ענק זה מסתבר שחלק קטן מהנתונים נראה מושלם לענות על השאלה שג'ף שואל," אמר החוקר הראשי של DEEP2, מארק דייוויס, פרופסור לאסטרונומיה ופיזיקה באוניברסיטת ברקלי. "סקר זה הוא מטרה כללית באמת וישמש מיליון שימושים."
לפני מספר שנים ציין האסטרונום ג'ון בהקאל מהמכון למחקר מתקדם כי בחיפוש אחר וריאציות במבנה הדק קבוע, מדידת קווי פליטה מגלקסיות רחוקות תהיה ישירה יותר ופחות נוטה לטעות למדידת קווי ספיגה. ניומן הבין במהרה כי גלקסיות DEEP2 המכילות קווי פליטת חמצן מתאימות באופן מושלם לספק מדד מדויק לכל שינוי.
"כשהתוצאות הסותרות מקווי קליטה שהתחילו להופיע, היה לי רעיון שמכיוון שיש לנו את כל הגלקסיות הגבוהות ההיסטיות האדומות האלה, אולי נוכל לעשות משהו לא עם קווי קליטה, אלא עם קווי פליטה בתוך המדגם שלנו," אמר ניומן. "קווי פליטה יהיו שונים במקצת אם הקבוע במבנה הדק ישתנה."
נתוני ה- DEEP2 אפשרו לניומן ועמיתיו למדוד את אורך הגל של קווי הפליטה של חמצן מיונן (OIII, כלומר חמצן שאיבד שני אלקטרונים), בדיוק טוב יותר מ- 0.01 אנגסטרם מתוך 5,000 אנגסטרם. אנגסטרום, בערך רוחב אטום מימן, שווה ל 10 ננומטר.
"מדובר ברמת דיוק שעברו רק אנשים שמנסים לחפש כוכבי לכת," אמר, בהתייחס לגילוי הנדנדות הקלושות בכוכבים בגלל כוכבי לכת שמשכו בכוכב.
צוות DEEP2 השווה את אורכי הגל של שני קווי פליטה של ה- OIII עבור 300 גלקסיות בודדות במרחקים שונים או משמרות אדומות, שנעו בין משמרת אדומה של כ- 0.4 (לפני כ- 4 מיליארד שנים) ל- 0.8 (לפני כ- 7 מיליארד שנים). קבוע המבנה הדק שנמדד לא היה שונה מערך היום, שהוא בערך 1/137. גם לא הייתה מגמת עלייה או ירידה בערך האלפא במהלך תקופת זמן זו של 4 מיליארד שנים.
ניומן אמר כי "התוצאה האפסית שלנו אינה המדידה המדויקת ביותר, אלא שיטה אחרת (מסתכלת על קווי ספיגה) שנותנת תוצאות מדויקות יותר כרוכה בשגיאות שיטתיות הגורמות לאנשים שונים המשתמשים בשיטה להגיע לתוצאות שונות.
ניומן הודיע גם בישיבת ה- APS על פרסום העונה הראשונה של הנתונים (2002) מסקר DEEP2, המייצג 10 אחוז מתוך 50,000 הגלקסיות הרחוקות שהקבוצה מקווה לסקר. DEEP2 משתמש בספקטרוגרף DEIMOS בטלסקופ של Keck II בהוואי בכדי לתעד הסטה אדירה, בהירות וספקטרום צבעים של גלקסיות רחוקות אלה, בעיקר כדי להשוות בין אשכולות גלקסיות אז לעומת עכשיו. הסקר, כיום יותר מ 80 אחוז הושלם, אמור לסיים את התצפיות בקיץ הקרוב, עם פרסום נתונים מלא עד 2007.
"זו באמת מערך נתונים ייחודי להגבלת ההתפתחות של הגלקסיות וגם כיצד היקום התפתח עם הזמן", אמר ניומן. "סקר השמיים הדיגיטליים של Sloan מבצע מדידות לערך של הסטה אדומה 0.2, במבט לאחור במשך 2-3 מיליארד השנים האחרונות. אנחנו באמת מתחילים במשמרת אדומה 0.7 ומגיעים לשיא של 0.8 או 0.9, שווה ערך ל-7-8 מיליארד שנה, תקופה שהיקום היה בן חצי פחות כמו שהוא היום. "
הסקר גם השלים מדידות שיכולות לשפוך אור על טבעה של אנרגיה אפלה - אנרגיה מסתורית המחלחלת ליקום ונראה שהיא גורמת להתרחבות התפשטות היקום. כעת מדגם הצוות תיאוריות שונות של אנרגיה אפלה כדי להשוות תחזיות תיאורטיות למדידות DEEP2 החדשות.
כפי שדיוויס הסביר זאת, כמות האנרגיה האפלה, המוערכת כיום כ -70 אחוז מכל האנרגיה ביקום, קובעת את התפתחות הגלקסיות ואשכולות הגלקסיות. על ידי ספירת מספר הקבוצות הקטנות ואשכולות הגלקסיות המאסיביות בנפח מרחב רחוק כפונקציה של משמרת האדמה והמסה שלהן, ניתן למדוד את הכמות בה התפשט היקום עד ימינו, התלוי באופי של אנרגיה אפלה.
"בעיקרון, אתה סופר את האשכולות ושואל, 'האם יש הרבה, או כמה?'", אמר דייוויס. "זה כל מה שזה מסתכם. אם יש מעט מאוד מקבצים, פירוש הדבר שהיקום הרחיב דרכים לא מעטות. ואם יש הרבה אשכולות היקום לא התרחב כל כך הרבה. "
דייוויס משווה כיום מדידות DEEP2 עם התחזיות של תיאוריית האנרגיה האפלה הפשוטה ביותר, אך מקווה לשתף פעולה עם תיאורטיקנים אחרים כדי לבחון תיאוריות אנרגטיות כהות יותר.
"מה שהם באמת מנסים להשיג הוא כיצד צפיפות האנרגיה האפלה משתנה ככל שהיקום מתרחב", אמר הפיזיקאי התיאורטי של UC ברקלי מרטין ווייט, פרופסור לאסטרונומיה ופיזיקה שעבד עם דייויס. "אם צפיפות האנרגיה האפלה היא הקבועה הקוסמולוגית של איינשטיין, התחזית התיאורטית היא שהיא לא משתנה. הגביע הקדוש כעת הוא לקבל הוכחות לכך שהוא לא הקבוע הקוסמולוגי, שהוא למעשה משתנה. "
המקור המקורי: UC Berkeley
