קרדיט תמונה: צ'נדרה
אנרגיה שחורה. האם הוא קיים, ומה התכונות שלו? באמצעות תמונות מצרפי גלקסיות ממצפה הרנטגן של צ'נדרה של נאס"א, אסטרונומים השתמשו בשיטה חדשה וחזקה לגילוי וחיפוש אנרגיה כהה. התוצאות מציעות רמזים מסקרנים לגבי טבעה של האנרגיה האפלה וגורל היקום. מרכז מרשל מנהל את תוכנית צ'נדרה.
תמונה: תמונה מורכבת של אשכול הגלקסיה Abell 2029 (אופטי: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; רנטגן: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
אסטרונומים זיהו וחיפשו אנרגיה כהה על ידי יישום שיטה חדשה וחזקה המשתמשת בתמונות של אשכולות גלקסיות שנעשו על ידי מצפה הרנטגן של צ'נדרה של נאס"א. התוצאות מתחקות אחר מעבר התפשטות היקום מהאטה לשלב מאיץ לפני מספר מיליארד שנים, ומעניקות רמזים מסקרנים לגבי אופי האנרגיה האפלה וגורל היקום.
"אנרגיה אפלה היא אולי התעלומה הגדולה ביותר בפיזיקה," אמר סטיב אלן מהמכון לאסטרונומיה (IoA) מאוניברסיטת קיימברידג 'באנגליה, ומנהיג המחקר. "ככאלה, חשוב ביותר לעשות מבחן עצמאי לקיומו ולתכונותיו."
אלן ועמיתיו השתמשו בצ'נדרה כדי ללמוד 26 אשכולות גלקסיות במרחקים המתאימים לזמני נסיעה קלים בין שנה לשמונה מיליארד שנה. נתונים אלה משתרעים על זמן בו האטה היקום מהתפשטותו המקורית, לפני שזרז שוב בגלל האפקט הדוחה של האנרגיה האפלה.
"אנו רואים ישירות שההתרחבות של היקום מאיצה על ידי מדידת המרחקים לאשכולות הגלקסיה הללו", אמר אנדי פביאן גם מ- IoA, מחבר משותף למחקר. תוצאות Chandra החדשות מציעות כי צפיפות האנרגיה הכהה אינה משתנה במהירות עם הזמן ואף עשויה להיות קבועה, בקנה אחד עם המושג "קבוע קוסמולוגי" שהוצג לראשונה על ידי אלברט איינשטיין. אם כן, היקום צפוי להמשיך ולהתרחב לנצח, כך שבעוד מיליארדי שנים ניתן יהיה לראות רק חלק זעיר מהגלקסיות הידועות.
אם צפיפות האנרגיה הכהה היא קבועה, יימנעו גורמים דרמטיים יותר ליקום. אלה כוללים את "הקרע הגדול", שם האנרגיה האפלה מתגברת עד שגלקסיות, כוכבים, כוכבי לכת ובסופו של דבר אטומים נקרעים לגזרים. ניתן לשלול גם את ה"משבר הגדול ", בו היקום בסופו של דבר קורס.
בדיקת האנרגיה האפלה של צ'נדרה נשענת על היכולת הייחודית של תצפיות רנטגן לאתר ולבחון את הגז החם באשכולות הגלקסיה. מנתונים אלה ניתן לקבוע את יחס מסה הגז החם ומסת החומר האפל באשכול. הערכים הנצפים של שבר הגז תלויים במרחק המרומז לאשכול, אשר בתורו תלוי בעקמומיות החלל ובכמות האנרגיה האפלה ביקום.
מכיוון שצבירי הגלקסיות כה גדולים, הם נחשבים כמייצגים מדגם הוגן של תוכן החומר ביקום. אם כן, אז כמויות יחסית של גז חם וחומר כהה צריכות להיות זהות לכל אשכול. באמצעות הנחה זו, אלן ועמיתיהם התאימו את סולם המרחק כדי לקבוע איזה מהם מתאים לנתונים בצורה הטובה ביותר. מרחקים אלה מראים כי התפשטות היקום דעכה תחילה ואז החל להאיץ לפני כשש מיליארד שנה.
התצפיות של צ'נדרה מסכימות עם תוצאות הסופרנובה, כולל אלה מטלסקופ החלל האבל (HST), שהראה לראשונה את השפעת האנרגיה האפלה על האצת היקום. התוצאות של צ'נדרה אינן תלויות לחלוטין בטכניקת הסופרנובה - הן באורך הגל והן באובייקטים שנצפו. אימות עצמאי כזה הוא אבן יסוד במדע. במקרה זה זה עוזר להפיג את כל הספקות שנותרו כי הטכניקה של הסופרנובה לקויה.
"לשיטת צ'נדרה שלנו אין שום קשר לטכניקות אחרות, ולכן הם בהחלט לא משווים הערות, כביכול," אמר רוברט שמידט מאוניברסיטת פוטסדאם בגרמניה, חבר משותף נוסף למחקר.
מגבלות טובות יותר לכמות האנרגיה האפלה וכיצד היא משתנה עם הזמן מתקבלות על ידי שילוב של תוצאות הרנטגן עם נתונים מ- Wilkinson Microbe Anisotropy Probe (WMAP), שהשתמש בתצפיות על קרינת הרקע הקוסמית של מיקרוגל כדי לגלות עדויות לאנרגיה כהה. ביקום מאוד מוקדם. על פי הנתונים המשולבים גילו אלן ועמיתיו כי אנרגיה אפלה מהווה כ 75% מהיקום, חומר אפל כ 21% וחומר גלוי כ -4%.
אלן ועמיתיו מדגישים כי חוסר הוודאות במדידות הוא כזה שהנתונים עולים בקנה אחד עם אנרגיה אפלה שיש לה ערך קבוע. עם זאת, נתוני צ'נדרה הנוכחיים מאפשרים אפשרות כי צפיפות האנרגיה הכהה גדלה עם הזמן. מחקרים מפורטים יותר עם Chandra, HST, WMAP ועם המשימה העתידית Constellation-X אמורים לספק אילוצים מדויקים בהרבה על אנרגיה אפלה.
"עד שנבין טוב יותר את ההאצה הקוסמית ואת אופי האנרגיה האפלה, לא נוכל לקוות להבין את גורלו של היקום", אמר הפרשן העצמאי מייקל טרנר מאוניברסיטת שיקגו.
הצוות שערך את המחקר כלל גם את הראלד אוולינג מאוניברסיטת הוואי ואת ליאון ואן ספיירוק ז"ל ממרכז האסטרופיזיקה של הרווארד-סמיתסוניאן. תוצאות אלה יופיעו במהדורה הקרובה של ההודעות החודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה.
מרכז טיסת החלל במרשל של נאס"א, האנטסוויל, אלחיה, מנהל את תוכנית צ'נדרה במשרד למדעי החלל של נאס"א, וושינגטון. נורת'רופ גרוממן מחוף רדונדו, קליפורניה, לשעבר TRW, Inc., היה קבלן הפיתוח העיקרי של המצפה. המצפה האסטרופיזי של סמיתסוניאן שולט בפעולות מדע וטיסה ממרכז הרנטגן של צ'נדרה בקיימברידג ', מסה.
מידע נוסף ותמונות זמינים ב:
http://chandra.harvard.edu/
ו
http://chandra.nasa.gov/
המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א
