Źródło zdjęcia: Hubble
Ostatnie dowody wydają się wskazywać, że ekspansja Wszechświata w rzeczywistości przyspiesza - jakiś rodzaj „ciemnej energii” go rozdziela. Astronomowie wykorzystujący dane zebrane przez Obserwatorium Rentgenowskie Chandra stwierdzili, że w różnych gromadach galaktycznych nie ma wystarczającej ilości materii (zarówno zwykłej, jak i ciemnej), aby wyjaśnić ich kształt i położenie, więc coś innego musi mieć wpływ.
Wszechświat wydaje się być przeniknięty niewidzialną siłą? ciemna energia ? to rozdziela go coraz szybciej. Prowadząc badania przesunięcia ku czerwieni gromad galaktyk, astronomowie mają nadzieję dowiedzieć się więcej o tej tajemniczej sile oraz o strukturze i geometrii wszechświata.
„Gromady galaktyk składają się z tysięcy galaktyk związanych grawitacyjnie w ogromne struktury” - powiedział Joseph Mohr, profesor astronomii na University of Illinois. „Z powodu ekspansji wszechświata gromady wydają się gęstsze przy większych przesunięciach ku czerwieni, gdy wszechświat był młodszy i gęstszy”.
Badania gromad galaktyk, które badają wszechświat z wysokim przesunięciem ku czerwieni, mogą potencjalnie dostarczyć bogactwa informacji o ilości i naturze zarówno ciemnej materii, jak i ciemnej energii, powiedział Mohr, który przedstawi wyniki trwających badań gromad galaktyk na spotkaniu Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne, które odbędzie się w Albuquerque, NM, 20-23 kwietnia.
„Do tej pory gromady galaktyk były wykorzystywane jedynie do badania komponentu ciemnej materii wszechświata” - powiedział Mohr. „Mierzylibyśmy całkowitą masę w gromadzie galaktyk, a następnie określiliśmy ułamek masy, który był zwykłą materią barionową”.
Pomiary te wykazały, że nie ma wystarczającej ilości barionowej i ciemnej materii, aby uwzględnić geometrię wszechświata. Astronomowie wierzą teraz, że wszechświat rozszerza się z coraz większą prędkością i jest zdominowany przez tajemniczą ciemną energię, która musi pchać.
„Następnym krokiem jest próba zrozumienia niektórych szczegółów ciemnej energii, takich jak równanie stanu”, powiedział Mohr. „Odwzorowując rozkład przesunięć ku czerwieni gromad galaktyk, powinniśmy być w stanie zmierzyć równanie stanu ciemnej energii, co dostarczyłoby kilku ważnych wskazówek na temat tego, czym ona jest i jak powstała”.
Mohr wykorzystuje dane zebrane przez Obserwatorium Rentgenowskie Chandra NASA do badania relacji skalowania? takie jak związek między masą a jasnością lub rozmiarem? gromad galaktyk i ich zmiany w wyniku przesunięcia ku czerwieni. „Oczekuje się, że te relacje skalowania będą ewoluować wraz z przesunięciem ku czerwieni, odzwierciedlając rosnącą gęstość wszechświata we wcześniejszych czasach”, powiedział Mohr.
W szczególności Mohr? we współpracy z Johnem Carlstromem z University of Chicago oraz naukowcami z University of California i Harvard Smithsonian Center for Astrophysics? bada wpływ, jaki gorące elektrony w gromadach galaktyk wywierają na kosmiczne tło mikrofalowe, poświatę Wielkiego Wybuchu.
Gromady galaktyk są wypełnione ciemną materią, galaktykami i gorącym gazem. Elektrony w gazie rozpraszają protony i wytwarzają promieniowanie rentgenowskie. Emisja promieniowania rentgenowskiego zmniejsza się wraz z większym przesunięciem ku czerwieni ze względu na większe odległości.
„Elektrony mają również tendencję do oddawania części swojej energii fotonom kosmicznego tła mikrofalowego, co powoduje nieznaczne przesunięcie spektrum ciała czarnego” - powiedział Mohr. „Wynikające z tego zniekształcenie? zwany efektem Sunyaeva-Zeldovicha? pojawia się jako zimny punkt na tle kosmicznej mikrofalówki przy określonych częstotliwościach. Ponieważ jest to zniekształcenie widma, nie zmienia się w przypadku odległości jak promieniowanie rentgenowskie ”.
Porównując emisję promieniowania rentgenowskiego i efekt Sunyaeva-Zeldovicha, Mohr może badać nawet słabe gromady galaktyk o wysokim przesunięciu ku czerwieni, które są obecnie niedostępne w inny sposób. Pomiary takie, korelujące rozkład przesunięcia ku czerwieni gromady galaktyk, strukturę i rozkład przestrzenny, powinny określić równanie stanu ciemnej energii, a zatem pomóc zdefiniować istotę ciemnej energii.
„W kontekście naszego standardowego scenariusza tworzenia struktury, badania galaktyk zapewniają pomiary geometrii wszechświata oraz natury ciemnej materii i ciemnej energii”, powiedział Mohr. „Ale aby właściwie zinterpretować te ankiety, musimy najpierw zrozumieć, jak zmienia się struktura gromad galaktyk, gdy patrzymy wstecz w czasie.”
Oryginalne źródło: UIUC News Release
