אשראי תמונה: ESA
רק לפני מספר שנים הרעישו האסטרונומים מודלים עכשוויים של היקום בתיאוריה של אנרגיה אפלה; האומר שההתרחבות של היקום למעשה מאיצה. על ידי התבוננות באשכולות גלקסיות רחוקות - במרחק של עד 10 מיליארד שנות אור - האסטרונומים של ESA מצאו שהם מכילים חומר מרוכז יותר ממה שחזתה התיאוריה של האנרגיה האפלה. אם החומר היה כל כך מרוכז, היקום לא יכול להיות 70% אנרגיה כהה.
מצפה הרנטגן של ESA, XMM-Newton, החזיר נתונים חדשים ומרתקים על טבע היקום. בסקר שערך אשכולות גלקסיות רחוקות, XMM-ניוטון מצא הבדלים תמוהים בין אשכולות הגלקסיות של ימינו לבין אלה שנמצאים ביקום לפני כשבע אלפי מיליון שנה. יש מדענים הטוענים שאפשר לפרש זאת כשאנרגיה האפלה שרוב האסטרונומים מאמינים כיום ששולטת ביקום פשוט לא קיימת?
תצפיות על שמונה אשכולות גלקסיות רחוקות, שהמרוחק מהם נמצא במרחק של כעשרת אלפים מיליון שנות אור משם, נחקרו על ידי קבוצה בינלאומית של אסטרונומים בהובלתו של דייוויד לומב מהמרכז לחקר החלל והטכנולוגיה של ESA (ESTEC) בהולנד. הם השוו את האשכולות הללו לאלה שנמצאו ביקום הסמוך. מחקר זה נערך כחלק מפרויקט ה- XMM-ניוטון אומגה הגדול יותר, החוקר את צפיפות החומר ביקום בראשותו של ג'ים ברטלט מהקולג 'דה פראנס.
צבירי גלקסיות הם פולטי קרני רנטגן גדולים מכיוון שהם מכילים כמות גדולה של גז בטמפרטורה גבוהה. גז זה מקיף גלקסיות באותה צורה שבה אדים מקיפים אנשים בסאונה. על ידי מדידת הכמות והאנרגיה של קרני הרנטגן מאשכול, האסטרונומים יכולים לפענח הן את הטמפרטורה של גז האשכול וגם את מסת האשכול.
תיאורטית, ביקום בו צפיפות החומר גבוהה, אשכולות גלקסיות היו ממשיכות לצמוח עם הזמן ולכן, בממוצע, צריכות להכיל יותר מסה כעת מאשר בעבר.
מרבית האסטרונומים מאמינים שאנחנו חיים ביקום בעל צפיפות נמוכה, שבו חומר מסתורי המכונה 'אנרגיה אפלה' מהווה 70% מתכולת הקוסמוס, ולכן הוא חודר לכל דבר. בתרחיש זה, אשכולות גלקסיות צריכות להפסיק לצמוח מוקדם בהיסטוריה של היקום ולהיראות כמעט בלתי ניתנות להבחנה מזו של ימינו.
במאמר שפרסם בקרוב כתב העת האירופי Astronomy and Astrophysics, אסטרונומים מפרויקט XMM-Newton Omega Project מציגים תוצאות שמראות כי אשכולות גלקסיות ביקום הרחוק אינן דומות לאלה של ימינו. נראה שהם מוציאים יותר צילומי רנטגן מאשר היום. באופן ברור, אשכולות גלקסיות שינו את מראהן עם הזמן.
בעיתון הנלווה, אלן בלנשאר, ממעבדת המעבדה האסטרופיסיק דה ל'אוברסבטואר Midi-Pyr? Nes וצוותו משתמשים בתוצאות כדי לחשב כיצד שפע אשכולות הגלקסיה משתנה עם הזמן. בלנצ'ארד אומר, "היו פחות אשכולות גלקסיות בעבר."
תוצאה כזו מצביעה על כך שהיקום חייב להיות סביבה בצפיפות גבוהה, בסתירה ברורה למודל 'קונקורדנס', המניח יקום עם עד 70% אנרגיה כהה וצפיפות חומר נמוכה מאוד. בלנצ'ארד יודע שהמסקנה הזו תהיה מאוד שנויה במחלוקת, באומרו, "כדי להסביר את התוצאות האלה צריך להיות הרבה חומר ביקום וזה לא משאיר מעט מקום לאנרגיה אפלה."
כדי ליישב בין התצפיות החדשות של XMM-Newton עם דגמי הקונקורדנציה, אסטרונומים יצטרכו להודות בפער מהותי בידע שלהם על התנהגות האשכולות, ואולי גם הגלקסיות שבתוכם. לדוגמה, גלקסיות באשכולות הרחוקים יצטרכו להזרים אנרגיה רבה יותר לגז הסובב אותה ממה שמובן כעת. תהליך זה אמור להתכווץ בהדרגה ככל שהאשכול והגלקסיות בתוכו מתבגרים.
לא משנה באיזו דרך מתפרשות התוצאות, XMM-Newton העניק לאסטרונומים תובנה חדשה על היקום ותעלומה חדשה שאפשר להתלבש בה. באשר לאפשרות שתוצאות ה- XMM-Newton פשוט שגויות, הם נמצאים בתהליך של אישור על ידי תצפיות רנטגן אחרות. אם אלה יחזירו את אותה התשובה, ייתכן ונצטרך לחשוב מחדש על הבנתנו את היקום.
תכני היקום
תוכן היקום נחשב לרוב כמורכב משלושה סוגים של חומר: חומר רגיל, חומר אפל ואנרגיה אפלה. חומר נורמלי מורכב מהאטומים המרכיבים כוכבים, כוכבי לכת, בני אדם וכל חפץ אחר הנראה ביקום. ככל שזה נשמע צנוע, חומר רגיל מהווה כמעט ודאי חלק קטן מהיקום, איפשהו בין 1% ל -10%.
ככל שהאסטרונומים צפו יותר ביקום, הם היו צריכים למצוא יותר חומר כדי להסביר את הכל. עם זאת, לא ניתן היה ליצור חומר זה מאטומים רגילים, אחרת היו ניתן לראות יותר כוכבים וגלקסיות. במקום זאת, הם טבעו את המונח חומר אפל עבור חומר משונה זה בדיוק בגלל שהוא בורח מהגילוי שלנו. במקביל, פיזיקאים שמנסים לקדם את הבנת כוחות הטבע החלו להאמין שחלקיקי חומר חדשים ואקזוטיים חייבים להיות בשפע ביקום. אלה כמעט ולא היו מתקשרים עם חומר רגיל ורבים מאמינים כי החלקיקים הללו הם החומר האפל. נכון לעכשיו, למרות שעושים ניסויים רבים לגילוי חלקיקי חומר אפל, אף אחד מהם לא הצליח. עם זאת, אסטרונומים עדיין מאמינים כי איפשהו בין 30% ל 99% מהיקום עשוי להיות מורכב מחומר אפל.
אנרגיה אפלה היא התוספת האחרונה לתכני היקום. במקור, אלברט איינשטיין הציג את הרעיון של 'אנרגיה קוסמית' נרחבת לפני שהוא ידע שהיקום מתרחב. היקום המתרחב לא היה זקוק ל'קבוע קוסמולוגי 'כפי שאיינשטיין כינה את האנרגיה שלו. עם זאת, בשנות התשעים תצפיות על כוכבים מתפוצצים ביקום הרחוק הצביעו על כך שהיקום לא רק מתרחב אלא גם מאיץ. הדרך היחידה להסביר זאת הייתה להציג מחדש את האנרגיה הקוסמית של איינשטיין בצורה מעט שונה, הנקראת אנרגיה אפלה. איש אינו יודע מה יכולה להיות האנרגיה האפלה.
ב'מודל הקונקורדנציה 'הפופולרי כיום של היקום, 70% מהקוסמוס נחשבים לאנרגיה אפלה, 25% חומר אפל ו -5% חומר רגיל.
המקור המקורי: פרסום חדשות ESA
