W listopadzie zespół naukowców z Swinburne University of Technology i University of Cambridge opublikował kilka bardzo interesujących odkryć dotyczących galaktyki oddalonej o około 8 miliardów lat świetlnych. Za pomocą bardzo dużego teleskopu obserwatorium La Silla (VLT) zbadali światło pochodzące z supermasywnej czarnej dziury (SMBH) w jej centrum.
Czyniąc to, byli w stanie ustalić, że energia elektromagnetyczna pochodząca z tej odległej galaktyki była taka sama jak obserwowana tutaj w Drodze Mlecznej. To pokazało, że podstawowa siła Wszechświata (elektromagnetyzm) jest stała w czasie. W poniedziałek, 4 grudnia, ESO podjęła działania następcze w związku z tym historycznym odkryciem, uwalniając odczyty spektrum kolorów tej odległej galaktyki - znanej jako HE 0940-1050.
Reasumując, większość dużych galaktyk we Wszechświecie ma SMBH w centrum. Te ogromne czarne dziury są znane z tego, że pochłaniają wokół siebie materię, wydalając przy tym ogromne ilości radia, mikrofalówki, podczerwieni, optycznych, ultrafioletowych (UV), promieni rentgenowskich i gamma. Z tego powodu są jednymi z najjaśniejszych obiektów znanego Wszechświata i są widoczne nawet z odległości miliardów lat świetlnych.
Ale ze względu na ich odległość energia, którą emitują, musi przejść przez ośrodek międzygalaktyczny, gdzie styka się z niewiarygodną ilością materii. Podczas gdy większość z nich składa się z wodoru i helu, istnieją również śladowe ilości innych pierwiastków. Pochłaniają one dużo światła, które przemieszcza się między odległymi galaktykami a nami, a linie absorpcji, które tworzy, mogą nam wiele powiedzieć o rodzajach elementów, które są na zewnątrz.
Jednocześnie badanie linii absorpcyjnych wytwarzanych przez światło przechodzące przez przestrzeń kosmiczną może nam powiedzieć, ile światła zostało usunięte z pierwotnego spektrum kwazara. Korzystając z urządzenia ultrafioletowego i spektrografu Echelle Spectrograph (UVES) na pokładzie VLT, zespół Swinburne i Cambridge byli w stanie to zrobić, skradając się w ten sposób na „odciski palców wczesnego Wszechświata”.
Odkryli, że energia pochodząca z HE 0940-1050 była bardzo podobna do tej obserwowanej w galaktyce Drogi Mlecznej. Zasadniczo uzyskali dowód, że energia elektromagnetyczna jest spójna w czasie, co wcześniej było tajemnicą dla naukowców. Jak twierdzą w swoim badaniu, które zostało opublikowane w Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society:
„Standardowy model fizyki cząstek jest niekompletny, ponieważ nie może wyjaśnić wartości stałych podstawowych ani przewidzieć ich zależności od parametrów takich jak czas i przestrzeń. Dlatego bez teorii, która jest w stanie właściwie wyjaśnić te liczby, ich stałość można zbadać tylko poprzez pomiar ich w różnych miejscach, czasach i warunkach. Co więcej, wiele teorii, które usiłują zjednoczyć grawitację z pozostałymi trzema siłami natury, odwołuje się do podstawowych stałych, które są różne.“
Ponieważ znajduje się on w odległości 8 miliardów lat świetlnych, a jego silny, interweniujący system linii absorpcji metalu, sonduje widmo elektromagnetyczne wysyłane przez kwazar centralny HE 0940-1050 - nie wspominając już o zdolności do korygowania całego światła pochłoniętego przez pośredniczące międzygalaktyczne medium - zapewniło wyjątkową okazję do precyzyjnego zmierzenia, w jaki sposób ta fundamentalna siła może zmieniać się w bardzo długim okresie czasu.
Ponadto uzyskane informacje spektralne okazały się najwyższej jakości, jaką kiedykolwiek zaobserwowano z kwazara. Jak wskazali dalej w swoim badaniu:
„Największym błędem systematycznym we wszystkich (oprócz jednego) poprzednich podobnych pomiarach, w tym w dużych próbkach, były zniekształcenia dalekiego zasięgu w kalibracji długości fali. Dodałoby to błąd systematyczny <2 ppm do naszego pomiaru i do <10 ppm do innych pomiarów z zastosowaniem przejść Mg i Fe. ”
Zespół skorygował to, porównując widma UVES z dobrze skalibrowanymi widmami uzyskanymi z Wyszukiwacza planet o wysokiej dokładności prędkości radialnej (HARPS) - który również znajduje się w Obserwatorium La Silla. Łącząc te odczyty, pozostały one z resztkową systematyczną niepewnością wynoszącą zaledwie 0,59 ppm, co jest najniższym marginesem błędu spośród wszystkich dotychczasowych badań spektrograficznych.
To ekscytujące wieści z wielu innych powodów. Z jednej strony precyzyjne pomiary odległych galaktyk pozwalają nam przetestować niektóre z najtrudniejszych aspektów naszych obecnych modeli kosmologicznych. Z drugiej strony ustalenie, że elektromagnetyzm zachowuje się w sposób konsekwentny w czasie, jest dużym odkryciem, głównie dlatego, że jest odpowiedzialny za tak wiele tego, co dzieje się w naszym codziennym życiu.
Ale być może najważniejsze jest to, że zrozumienie, jak fundamentalna siła, taka jak elektromagnetyzm, zachowuje się w czasie i przestrzeni, jest nieodłącznym elementem badania, w jaki sposób - podobnie jak słaba i silna siła jądrowa - łączy się z grawitacją. To również było przedmiotem zainteresowania naukowców, którzy wciąż nie potrafią wyjaśnić, w jaki sposób prawa rządzące interakcjami cząstek (tj. Teoria kwantowa) jednoczą się z objaśnieniami dotyczącymi działania grawitacji (tj. Ogólnej teorii względności).
Znalezienie pomiarów, w jaki sposób działają te siły, które się nie zmieniają, mogłoby pomóc w stworzeniu działającej teorii Grand Unifying (GUT). Krok bliżej do prawdziwego zrozumienia, jak działa wszechświat!
