Astronomowie bliżej rozwiązania zagadki ciemnej energii :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Fizycy: błyski gamma rzucają światło na naturę ciemnej energii

Tajemnice wszechświata w czasie Wielkiego Wybuchu odkryte za pomocą obrazów promieniowania reliktowego

Demiański: Nobliści otwierają nowy etap w badaniach Wszechświata

Prof. Sołtan o Noblu za potwierdzenie ekspansji Wszechświata

Prof. Lewandowski: Nobel za badania tempa ekspansji Wszechświata

O ekspansji Wszechświata podczas warszawskich "Spotkań z astronomią"

Szybkie rozszerzanie się Wszechświata zawdzięczamy ciemnej energii. Jednak dotąd nikomu nie udawało się rzucić światła na naturę ciemnej energii... aż do teraz. Zespół astronomów z Włoch i Polski opracował metodę pomiaru największych odległości we Wszechświecie. Naukowcy odkryli, że błyski gamma, będące śladami eksplozji kosmicznych, odgrywają znaczącą rolę, jeśli chodzi o naturę ciemnej energii.

Astronomowie z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (FUW) i Uniwersytetu Neapolitańskiego Federico II wykorzystali swoje najnowsze odkrycie do sprawdzenia poprawności modeli budowy Wszechświata.

Z cech promieniowania emitowanego podczas błysków gamma potrafimy odczytać odległość, w jakiej doszło do eksplozji - wyjaśnia prof. Marek Demiański z FUW. Ponieważ część tych wybuchów pochodzi z jednych z najdalszych znanych nam obiektów w kosmosie, po raz pierwszy jesteśmy w stanie oszacować tempo ekspansji czasoprzestrzeni nawet w dość wczesnych epokach po Wielkim Wybuchu.

Przeszło 12 lat temu, podczas analizowania najjaśniejszych supernowych typu Ia, astronomowie zauważyli, że najodleglejsze wybuchy wydają się słabe. Siedliskiem supernowych typu Ia są układy podwójne. Jedną z gwiazd takiego układu jest biały karzeł, będący pozostałością cyklu ewolucyjnego gwiazd podobnych do Słońca.

Biały karzeł odbiera odpryski wypełnionych wodorem zewnętrznych warstw drugiej z gwiazd układu, która rozszerza się po wejściu w fazę czerwonego olbrzyma. W ten sposób biały karzeł zwiększa swoją masę. Kiedy osiąga 1,4 masy Słońca, eksploduje i rozpada się. Ponieważ warunki powodujące tę eksplozję nie zmieniają się, supernowe typu Ia za każdym razem emitują taką samą ilość energii. Dzięki tej właściwości astronomowie mogą zmierzyć odległość w przestrzeni.

Naukowcy sugerują, że supernowe typu Ia są bardziej odległe niż dotąd uważano, ze względu na ich mniejszą jasność. Co ciekawe, zaobserwowano, że tempo rozszerzania się Wszechświata nie maleje, ale zamiast tego przyspiesza. Dlatego do teorii Wszechświata włączono nową formę energii, zwanej ciemną energią, która pozwala pogodzić wcześniejsze modele z obserwacjami.

Według naukowców pomiary wskazują, że ilość ciemnej energii jest ogromna - około 20-krotnie większa niż ilość energii związanej ze światem widocznym dla ludzkiego oka.

Z dnia na dzień ciemna energia stała się, całkiem dosłownie, największą zagadką Wszechświata - mówi prof. Demiański.

Według zespołu, obserwacja gęstości ciemnej energii w różnych okresach po Wielkim Wybuchu może pomóc naukowcom określić, który model należy wykorzystać. Ciemna energia jest powiązana z właściwością czasoprzestrzeni, jeśli jej gęstość jest stała, natomiast jeśli za przyspieszenie Wszechświata odpowiada pole skalarne, gęstość powinna się zmieniać.

Analiza zmian ciemnej energii po Wielkim Wybuchu jest jednak złożona i ważne jest, aby wiedzieć, jak mierzyć odległość do bardzo dalekich obiektów. Dlatego właśnie astronomowie proponują wykorzystanie do tego celu błysków gamma. Promieniowanie gamma jest tak intensywne, że umożliwia obserwowanie obiektów, które wybuchły 400 mln lat po Wielkim Wybuchu.

Znaliśmy odległość do galaktyki, wiedzieliśmy też, ile energii błysku dotarło do Ziemi. Na tej podstawie mogliśmy skalibrować błysk, czyli wyliczyć całkowitą energię eksplozji - tłumaczy prof. Demiański. Nie umiemy podać fizycznego wyjaśnienia, dlaczego niektóre własności błysków gamma są ze sobą powiązane, potrafimy jednak powiedzieć, że jeśli zarejestrowane promieniowanie ma takie a nie inne cechy, to błysk musiał mieć taką a nie inną energię. Dzięki temu możemy używać błysków jako świec standardowych, do pomiaru odległości.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Kwintesencja to hipotetyczna forma ciemnej energii, postulowanej jako czynnik wyjaśniający obserwowane przyspieszanie ekspansji wszechświata. Kwintesencją jest pole skalarne o równaniu stanu (wiążącym ciśnienie

pq

z gęstością energii

q

)

pq = wq

, gdzie w jest mniejsze od -1/3. W ogólności, gęstość kwintesencji jak i jej równanie stanu zmieniają się w czasie i przestrzeni, w przeciwieństwie do stałej kosmologicznej, która jest statyczna, ze stałą gęstością energii i w = -1. pełny tekst

Spektrometria promieniowania gamma polega na ilościowym badaniu widma energetycznego promieniowania gamma źródeł, bez względu na pochodzenie - tak ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest najbardziej energetycznym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co np. promieniowanie rentgenowskie, światło widzialne, podczerwień, nadfiolet czy fale radiowe, różniącym się od tych form wyższą energią fotonów i odpowiadającą jej wyższą częstotliwością oraz mniejszą długością fali. (Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie, natomiast fotony najniższych energii promieniowania elektromagnetycznego, jak np. fale radiowe są obserwowane jako fale elektromagnetyczne składające się z wielu fotonów o niskiej energii.) Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energie rejestrowanych przez detektor a emitowanych przez źródło fotonów gamma. pełny tekst

Odwrotne rozpraszanie Comptona - zderzenie elektronu o wysokiej energii z fotonem o niskiej energii, w wyniku którego elektron przekazuje część swojej energii fotonowi. Zjawisko to znajduje praktyczne zastosowanie przy wytwarzaniu wiązek promieniowania o wysokiej energii lub schładzaniu elektronów. W astrofizyce uważa się je za mechanizm powstawania promieniowania X oraz gamma np. po wybuchach supernowych, wskutek zderzeń wysokoenergetycznych elektronów pochodzących z gwiazdy z fotonami mikrofalowego promieniowania tła. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".