Ciemna energia… Nadal nie jesteśmy do końca pewni, co to jest i skąd pochodzi. Ester Piedipalumbo przygląda się bliżej sposobowi zmierzenia tej enigmy energetycznej i robi to z jednym z najbardziej intensywnych źródeł, jakie mogą znaleźć - rozbłyskami gamma.
„Jesteśmy w stanie określić odległość wybuchu na podstawie właściwości promieniowania emitowanego podczas rozbłysków gamma. Biorąc pod uwagę, że niektóre z tych eksplozji są związane z najbardziej odległymi obiektami w kosmosie, o których wiemy, po raz pierwszy jesteśmy w stanie ocenić szybkość ekspansji czasoprzestrzeni nawet w stosunkowo wczesnych okresach po Wielkim Wybuchu, ” mówi prof. Marek Demianski (FUW).
Co zrodziło tę nową metodę? W 1998 r. Astronomowie mierzyli energię emitowaną przez supernowe typu Ia i stwierdzili, że wyrzucone siły były spójne. Podobnie jak standardowy model świec, ta wersja może być wykorzystana do określenia odległości kosmicznych. Ale było tylko jedno zastrzeżenie… Im bardziej odległe wydarzenie, tym słabszy podpis.
Chociaż te słabe wydarzenia nie rozjaśniały nocy, one byli oświetlając sposób, w jaki nauka myśli o rzeczach. Być może te supernowe typu Ia były dalej niż przypuszczano ... a jeśli to prawda, być może zamiast spowalniać ekspansję Wszechświata, może przyspieszało! Aby ustawić uniwersalny model na prawidłowy, należało wprowadzić nową formę energii masowej - ciemną energię - i musiała ona być dwudziestokrotnie większa niż to, co mogliśmy postrzegać. „Z dnia na dzień ciemna energia stała się dosłownie największą tajemnicą Wszechświata” - mówi prof. Demianski. W modelu przedstawionym przez Einsteina jest to właściwość stałej kosmologicznej - a inny model sugeruje, że przyspieszona ekspansja jest spowodowana przez nieznane pole skalarne. „Innymi słowy, jest to albo-albo: albo czasoprzestrzeń sama się rozszerza lub jest rozszerzana przez skalarne pole fizyczne w niej,” mówi prof. Demianski.
Jaki jest sens badań? Jeśli możliwe jest użycie rozbłysku gamma jako rodzaju świecy standardowej, astronomowie mogą lepiej ocenić gęstość ciemnej energii, umożliwiając im dalsze udoskonalanie modeli. Jeśli pozostaje monofoniczny, należy do stałej kosmologicznej i jest własnością czasoprzestrzeni. Jeśli jednak przyspieszenie Wszechświata jest właściwością pola skalarnego, gęstość ciemnej energii byłaby różna. „To był kiedyś problem. Aby ocenić zmiany gęstości ciemnej energii bezpośrednio po Wielkim Wybuchu, trzeba wiedzieć, jak zmierzyć odległość do bardzo odległych obiektów. Tak odległy, że nawet związane z nimi supernowe typu Ia są zbyt słabe, aby je obserwować - mówi Demianski.
Teraz zaczynają się prawdziwe badania. Impulsy gamma musiały mierzyć swoje poziomy energii, a do tego należało dokładnie przyjrzeć się wcześniejszym badaniom, które zawierały zweryfikowane źródła odległości, takie jak supernowe typu Ia. „Skoncentrowaliśmy się na tych przypadkach. Znaliśmy odległość do galaktyki, a także wiedzieliśmy, ile energii wybuchu dotarło na Ziemię. To pozwoliło nam skalibrować wybuch, czyli obliczyć całkowitą energię wybuchu ”, wyjaśnia prof. Następnie kolejnym krokiem było znalezienie zależności statystycznych między różnymi właściwościami promieniowania emitowanego podczas rozbłysku gamma i całkowita energia wybuchu. Takie relacje zostały odkryte. „Nie możemy podać fizycznego wyjaśnienia, dlaczego niektóre właściwości rozbłysków gamma są skorelowane”, zauważa prof. „Ale możemy powiedzieć, że jeśli zarejestrowane promieniowanie ma takie i takie właściwości, wówczas rozbłysk miał taką i taką energię. To pozwala nam używać wybuchów jako standardowych świec do mierzenia odległości. ”
Dr Ester Piedipalumbo wraz z zespołem naukowców z uniwersytetów w Warszawie i Neapolu podjął następnie wyzwanie. Pomimo tej fascynującej nowej koncepcji, w rzeczywistości odległe rozbłyski gamma są niezwykłe. Nawet przy 95 kandydatach wymienionych w katalogu Amanti po prostu nie było wystarczających informacji, aby wskazać ciemną energię. „To rozczarowanie. Ale ważny jest fakt, że mamy w rękach narzędzie do weryfikacji hipotez dotyczących struktury Wszechświata. Wszystko, co musimy teraz zrobić, to czekać na kolejne kosmiczne fajerwerki - podsumowuje prof. Demianski.
Niech rozpocznie się gra…
Oryginalna historia Źródło: komunikat prasowy Uniwersytetu Warszawskiego. Do dalszej lektury: Modele kosmologiczne w skalarnych teorach tensorowych grawitacji i obserwacjach: klasa ogólnych rozwiązań.
