Универзум се симетрично шири, показује анализа у реалном времену

Мистерија тамне енергије осветљена космичким сочивом

Јата галаксија Абелл 1689 позната је по начину на који савија светлост у феномену који се назива гравитационо сочиво. Проучавање кластера открило је тајне о томе како тамна енергија обликује свемир. (Кредит за слику: НАСА, ЕСА, Е. Јулло (ЈПЛ/ЛАМ), П. Натарајан (Иале) и Ј-П. Кнеиб (ЛАМ))

Универзум се шири - и то чини истом брзином у свим правцима, према новим мерењима која изгледа потврђују стандардни модел космологије.



Астрофизичар Јереми Дарлинг са Универзитета Цолорадо Боулдер дошао је до овог закључка након што је употребио стратегију истраживања познату као „космологија у стварном времену“, која тражи мале промене у универзум који се јављају у временским оквирима људи.

Идеју о 'космологији у стварном времену' предложио је у два одвојена рада Алан Сандаге 1962. и астрофизичар са Харварда Ави Лоебин 1998. Могућност да се виде црвени помаци извора који се мењају у реалном времену назива се тако 'Сандаге-Лоеб тест' . [ Универзум: Велики прасак до сада у 10 лаких корака ]

'Космологија у реалном времену нуди нове начине посматрања универзума, укључујући нека запажања и космолошка испитивања која се не могу направити на други начин', рекао је Дарлинг за Спаце.цом путем е-поште.

Истраживачи су 1998. открили да се свемир шири убрзаном брзином - изненађујући феномен за који се вјерује да је посљедица мистериозне силе која се назива тамна енергија. Научници не знају много о тамној енергији, осим што је то можда својство вакуума. У покушају да разумеју тамну енергију, истраживачи праве широк спектар космолошких тестова и граде нове телескопе и инструменте.

'Овај рад поставља питање је ли данашња експанзија - у којој доминира тамна енергија - иста у свим смјеровима', рекао је Дарлинг.

За мерење, Дарлинг је користио податке које су претходно прикупили други истраживачи о кретању екстра-галактичких објеката по небу.

Подаци су му омогућили да закључи да је космичко ширење заиста изотропно - другим речима, исто у свим правцима - са грешком од 7 процената.

„Ограничења ће се побољшати са будућим подацима из Гаиа мисија “, рекао је Лоеб, који није био укључен у студију.

Сонда Гаиа Европске свемирске агенције, која је лансирана прошлог децембра, осмишљена је да створи тродимензионалну карту Земље Галаксија Млечни Пут , мапирање кретања око 1 милијарде објеката. Овај рад би требао драматично проширити величину узорка који је тренутно доступан Дарлингу и другим истраживачима.

'Замрзнути' универзум

Традиционално, већина космолошких посматрања третира универзум као замрзнут у времену: са фиксном старошћу, фиксним растојањима и фиксним својствима. Дакле, да би видели историју универзума, научници морају гледати сличне објекте на различитим удаљеностима.

Пошто је брзина светлости је коначан, посматрачи виде удаљеније објекте какви су постојали у ранијим космолошким временима. Традиционална стратегија је стога развој статистичког узорка космолошких 'сонди' током времена како би се проучило како се све у универзуму мења и развија.

Међутим, постоји један изузетак у овом статистичком приступу: космичка микроталасна позадина (ЦМБ), такозвано 'прво светло' преостало од Великог праска које је створило универзум пре 13,8 милијарди година.

'То произлази из једног јединог тренутка који приказује прилично потпуну слику универзума у ​​том тренутку', рекао је Дарлинг. 'Али ЦМБ се такође третира као статичан.' [ Космичка позадина микроталасне пећине: Објашњена реликвија Великог праска (инфографика) ]

Космологија у реалном времену, међутим, узима другачије ствари, ослањајући се на идеју да је „сада“ променљиво време.

'Да живимо довољно дуго, видјели бисмо да се објекти удаљавају од нас, да постају све мањи и слабији с удаљеношћу и да убрзавају', рекао је Дарлинг. „Видели бисмо ЦМБ како се ваља како се нови делови последње распршене површине - светлосног хоризонта - повлаче. Видели бисмо како гравитација делује, изазивајући велике структуре галаксије и скупови галаксија да се сруше и празнине да се прошире.

'У основи, свака видљива својина би се требала промијенити у стварном времену ако бисмо могли дуго гледати, или [ако бисмо] могли изузетно прецизно мјерити ствари (положаје, брзине).'

Космолошка мерења у реалном времену су „сирова“ запажања која се не ослањају на моделе или статистичке узорке.

'Могао сам изабрати своју омиљену галаксију и гледати је како се убрзава, смањује и затамњује док се повлачи, директно откривајући динамички аспект универзума', рекао је Дарлинг.

Додао је и да би космологија у стварном времену могла помоћи у проналажењу одговора на најосновнија, али важна питања о космосу, попут тога да ли се свемир ротира, природе тамне енергије и масе великих структура у свемиру .

Потврде опсервација

Док би будући инструменти космологији у стварном времену требали дати велики потицај, већ је могуће доћи до великих открића помоћу ове стратегије, рекао је Дарлинг.

'Прецизна астрометрија - мерење положаја објеката на небу - сада се може изводити и на радио таласним дужинама, са веома дугачком базном интерферометријом, нарочито низом веома дугачких линија, и оптичким таласним дужинама - мисија Гаиа', рекао је он. 'Убрзање се може директно измерити оптичким телескопима од 30 метара и будућим радијским низом квадратних километара [у Аустралији и Јужној Африци].' [ 10 највећих телескопа на земљи: како се мере ]

И, додао је, подаци Међународног небеског референтног оквира већ нуде рани начин за тестирање модела и теорија космологије у реалном времену. ИЦРФ је оквир који истраживачи користе за калибрацију својих мера где се објекти налазе на небу.

'Користи се за праћење ротације Земље и њених колебања и грешака', рекао је Дарлинг. 'Мрежа радио-светлих квазара редовно се прате користећи веома дугу основну интерферометрију и то већ деценијама. Мерења положаја ових квазара су толико прецизна да се могу користити за све врсте помоћних наука. '

Међутим, постоје одређена ограничења - попут прецизности у црвеном помаку и астрометрије, те систематских грешака повезаних с прецизним мјерењима.

„Очекује се да ће убрзања бити мања од 1 центиметра у секунди годишње, а астрометрија треба да буде око 1 микроарсекунда годишње“, рекао је Дарлинг. 'Следећи корак је да се достигне граница тренутне ВЛБИ [интерферометрије са веома дугом основном линијом], а затим почне са употребом Гаие, што ће се вероватно догодити за три до пет година.'

Лоеб ово дело назива „оригиналним и занимљивим“. Међутим, каже он, „у ширем контексту космолошких података може се користити космичка микроталасна позадина закључити да је експанзија изотропна на боље од 0,001 одсто, у супротном бисмо видели варијације температуре на небу које су веће од уочених. '

Дарлинг признаје да је то тачно, али тврди да температура ЦМБ -а посматрана зависи само од укупне количине експанзије која се догодила између емитовања светлости и када је посматрана.

'Не може се користити за мерење стопе проширења данас (или у било које друго време)', рекао је Дарлинг. „То нам, међутим, може рећи о свеукупној анизотропији интегрисаној у историју (тј. Да ли је свемир растао више у једној димензији од друге од када је стар 300.000 година, па је један део неба изгледао хладнији/црвенији од другог). '

Дарлинг је рекао да је најважније, космологија у реалном времену омогућава истраживачима да направе „нова мерења универзума како би тестирали наше теоријско разумевање. Тако се долази до нових открића. Добро је видети да се свемир какав се данас посматра понаша и подржава тренутну космолошку парадигму и не изазива сукоб са ЦМБ -ом. '

Његово истраживање је прихваћено за објављивање у часопису Монтхли Нотицес оф тхе Роиал Астрономицал Социети.

Пратите Катиу Москвитцх на Твитеру @СциТецх_Цат . Пратите Спаце.цом на Твиттер -у @Спацедотцом . Такође смо на Фејсбук и Гоогле+ . Оригинални чланак о Спаце.цом .