Gravitaciono lećarenje bi moglo sadržavati ključ za bolje razumjevanje širenja Univerzuma
Činjenica je kako se Univerzum konstatno širi ali astrofizičari nisu sigurni kolik brzo se dešava to širenje. – ne zbog toga što nemamo odgovora na to pitanje, već što se odogovri koje imamo u određenoj mjeri ne slažu sa promatranjima.
Simon Birer, postdoktorant sa univerziteta Stanford i Kavli instituta za fiziku čestica i astrofiziku, i međunaodni tim istraživača su došli do odgovora koji bi, uz više prikupljenih podataka, mogao pomoći u riješavanju nedoumice.
Ovaj odgovor je rezultat revidiranja deceniju starije metode zvane kosmografija sa vremenskom odgodom, s novim pretpostavkama i dodatnim podacima za izvođenje nove procjene Hablove konstante, mjere koja definiše širenje Univerzuma. Birer i njegovi saradnici su ove rezultate objavili 20. Novembra u žurnalu Astronomy and Astrophysics.
Udaljenost, brzina i zvuk
Kosmolozi su gotovo jedno stoljeće znali kako se Univerzum širi, i u to vrijeme su se odlučili da postave dva glavna načina za mjerenje tog fenomena. Jedna od metoda je bila tabela za kosmičku udaljenost, tj. serija koraka koja omogućava predviđanje udaljenosti u odnosu na daleke eksplozije Supernovi. Analizom spektra svjetlosti ovih eksplozija, naučnici su mogli izračunati koliko brzo se one udaljavaju u odnosu na nas, te procijeniti kosmološku konstantu (
Hablova konstanta se obično mjeri u kilometrima po sekundi po megaparseku, što odražava činjenicu kako se Univerzum širi, gdje se udaljeniji objekti od nas udaljavaju brže od objekata koji su nam bliži.)
Astrofizičari ovu konstatnu mogu procjeniti i iz komešanja u kosmičkom pozadinskom mikrotalasnom zračenju (CMB). Ovo talasanje porizilazi iz zvučnih talasa, koji su se kretali kroz plazmu iz perioda ranog Univerzuma. Mjerenjem veličine ovih talasa astrofizičari mogu zaključiti koliko je stara svjetlost kosmičke mikrotalasne pozadine koju danas vidimo. Oslanjajući se na dobro utvrđenu kosmološku teoriju, istraživači mogu dati procjenu o tome koliko brzo se Univerzum širi.
Metoda analize zvuka se uveliko oslanja na to na koji način je zvuk putovao tokom perioda ranog Univerzuma, što opet ovisi o mješavini vrsta materije u to vrijeme, o tome koliko su dugo putovali zvučni talasi, prije nego što su oni ostavili svoj otisak u kosmičkoj mikrotalasnoj pozadini, kao i o pretpostavkama o širenju Univerzuma od tog vremena pa sve do danas. Međutim, metoda tablice kosmičke udaljenosti zajedno povezuje niz pretpostavki, počevši sa radarskim procjenama naše udaljenosti od Sunca te paralaksnih procjena udaljnosti u odnosu na pulsirajuće zvijezde, poznatih kao Cefeide. Ovaj pristup predstavlja lanac kalibracija i mjerenja, od kojih svaki mora biti dovoljno precizan kako bi se dobila pozudana procjena Hablove konstante.
Ipak postoji način za izravno mjrenje udaljenosti, i to kroz efekat gravitacijskog sočiva galaksija i skupina galaksija. Kao što znamo, gravitacija savija prostorvrijeme, kao i snop svjetlosti koji se proteže kroz Univerzum. Najbanalniji pimjer je kada izrazito masivan objekat, poput galaksije, savija svjetlost udaljenih objekata koji se nalaze oko nje i u njenoj pozadini, tako da do nas dopire više različitih projekcija, efektivno stvarajući višestruke slike objekata u pozadini. Budući da se oko galaktičke leće duž različitih putanja svjetlost kreće pri neznatno različitim vremenskim intervalima, to za posljedicu ima blago projeciranu nesinhronizovanu trepereću sliku objekta u pozadini.
Još 1960.tih, studenti Ajnštajnove teorije gravitavije, opšteg relativiteta, pokazali su da mogu iskoristit graviaciono lećarenje i svjetlost koju galaksije savijaju, kako bi direktno izmjerili kosmičku udaljenost. Tokom protekle decenije mjerenja su postala dovoljno precizna, da ovu metodu, kosmografske vremenske odgode, pretoče u stvarnost. Uzastopna mjerenja timova H0LiCOW, COSMOGRAIL, STRIDES, i SHARP , koja se sada nalaze pod zajedničkim kišobranom organizacije TDCOSMO, su kuluminirali preciznim mjerenjem Hablove konstante koja iznosi 73 kilometra u sekundi po parseku.
Pretpostavke o raspodjeli mase galaksije
Modeli prethodnih struktura galaksija koje su se oslanjale na minule studije možda nisu bili dovoljno precizni da bi se zaključilo kako se Hablova konstanta razlikuje od procjena zasnovanih na mjerenjima kosmičke mikrotalasne pozadine.
Birer je predložio da se ispita niz efekata gravitacijskog sočiva kako bi se odredila procjena mase i strukture kao alternativa za prethodne pretpostavke. Na osnovu posljednjih analiza gdje su korištene ranije studije došlo se do veće vrijednosti Hablove konstante, koja iznosi 74 kilometra po sekundi po megaparseku. Međutim, kada su Birer i njegovi sardnici ovome dodali 33 “gravitaciona sočiva” sa sličnim svojstvima, vrijednost Hablove konstante se smanjila na oko 67 kilometara po sekundi po megaparseku, što je bilo u skladu sa procjenama zvučnog talasa, poput onoga koji dolazi iz pravca kosmičke mikrotalasne pozadine.
Taj značajan pomak ne znači kako je daljnja rasprava o vrijednosti Hablove konstante završena. Prvo, metoda koju je Birer primjenio unosi dodatnu nevjerodostojnost za 33 dodatna “gravitaciona soćiva” pridodata analizi, dok će TDCOSMO timu trebati više podataka kako bi u skorijoj budućnosti potvrdili svoja istraživanja. “
Iako ova naša posljednja analiza ne poništava pretpostavke o profilu mase našeg prethodnog rada, ona prikazuje važnost razumjevanja distribucije mase unutar galaksija. Trenutno prikupljamo podatke koji će nam omogućiti da sagledamo većinu prethodno postignutih mjerenja, baziranih na osnovu jačih pretpostavki. Gledajući dalje, dobit ćemo snimke ospervatorija Rubin, na koje ćemo se oslanjati kako bi smo poboljšali naše procjene. Trenutne analize su tek prvi korak koji će nam omgućiti korištenje predstojeće baze podataka, kako bi se donio konačan zaključak o aktuelnom problemu.” – zaključio je Birer.
Izvor:
https://phys.org/
“I don't like 'em putting chemicals in the water that turn the freakin' frogs gay!”
POSTALI SU DRUGA DRŽAVA U SVIJETU KOJA JE POSTAVILA SVOJU ZASTAVU NA MJESEC: 51 godinu nakon SAD-a
