Astronomų komandos, stebinčios galaktikų ir visatos evoliuciją, pastebėjimai, esminis skaičius, turintis įtakos atomų skleidžiamos šviesos spalvai ir visoms cheminėms sąveikoms, nepasikeitė daugiau kaip per 7 milijardus metų.
Rezultatus šiandien (balandžio 18 d., Pirmadienį) praneša metiniame Amerikos fizikų draugijos (APS) susirinkime, kurį vedė astronomas Jeffrey Newmanas, Hablo bendradarbis Lawrence'o Berkeley nacionalinėje laboratorijoje, atstovaujantis DEEP2, bendradarbiaujant Kalifornijos universitetui, Berkeley. ir UC „Santa Cruz“. Newmanas pristato duomenis ir atnaujintą projektą apie DEEP2 projektą 13 val. EDT spaudos konferencija „Marriott Waterside“ viešbutyje Tampoje, Fla.
Didelės struktūros konstanta, viena iš nedaugelio grynųjų skaičių, atliekančių pagrindinį vaidmenį fizikoje, pasirodo beveik visose lygtėse, susijusiose su elektra ir magnetizmu, įskaitant tas, kurios apibūdina atomų skleidžiamas elektromagnetines bangas - šviesą. Nepaisant pagrindinio jos pobūdžio, vis dėlto kai kurie teoretikai pasiūlė, kad ji keičiasi subtiliai, visatai senstant, atspindint patrauklumo tarp atominio branduolio ir aplink jį švilpiančių elektronų pokyčius.
Per pastaruosius kelerius metus grupė Australijos astronomų pranešė, kad konstanta per visą Visatos gyvavimo laiką padidėjo maždaug viena dalimi iš 100 000, remiantis išmatavimais apie šviesos sugertį iš tolimųjų kvazarų, kai šviesa eina per galaktikas arčiau. mums. Kiti astronomai, naudodamiesi ta pačia technika, tokio pokyčio nerado.
Nauji DEEP2 tyrimo komandos stebėjimai naudoja labiau tiesioginį metodą, kad pateiktų nepriklausomą konstantos dydį ir nerodo pokyčių vienoje iš 30 000 dalių.
„Smulkiosios struktūros konstanta nustato elektromagnetinės jėgos stiprumą, kuris turi įtakos atomų laikymui kartu ir energijos lygiui atome. Tam tikru lygmeniu tai padeda nustatyti visos įprastos materijos, sudarytos iš atomų, skalę “, - teigė Newmanas. „Šis niekinis rezultatas reiškia, kad teoretikams nereikia ieškoti paaiškinimo, kodėl tai taip pasikeistų“.
Smulkiosios struktūros konstanta, žymima graikiška alfa raide, yra kitų gamtos „konstantų“ santykis, kuris kai kuriose teorijose gali pasikeisti per kosminį laiką. Remiantis viena naujausia teorija, alfa keistųsi pagal šviesos greičio ir Planko konstantos šviesos greičio, padalyto iš šviesos greičio ir Plancko konstantos, kvadratą, tik tada, jei laikui bėgant šviesos greitis pasikeistų. Newmanas teigia, kad kai kurios tamsiosios energijos ar didžiulio susivienijimo teorijos, ypač susijusios su daugybe papildomų dimensijų, nepriklausančių mums jau pažįstamiems erdvės ir laiko keturiems, prognozuoja laipsnišką smulkiosios struktūros konstantos evoliuciją.
DEEP2 yra penkerių metų galaktikų, nutolusių nuo nuo 7 iki 8 milijardų šviesos metų, apžiūra, kurių šviesa išsiplėtę visatai buvo ištempta arba peršviesta beveik dvigubai daugiau nei jos pradinis bangos ilgis. Nors nacionalinio mokslo fondo remiamas bendradarbiavimo projektas nebuvo skirtas smulkiosios struktūros konstantos pokyčiams ieškoti, tapo aišku, kad iki šiol stebėtas 40 000 galaktikų pogrupis pasitarnaus tam tikslui.
„Atlikus šią milžinišką apklausą paaiškėjo, kad nedidelė dalis duomenų yra tobula atsakymui į Jeffo užduodamą klausimą“, - teigė DEEP2 vyriausiasis tyrėjas Marcas Davisas, UC Berkeley astronomijos ir fizikos profesorius. „Ši apklausa yra tikrai bendrosios paskirties ir bus naudojama milijonui kartų“.
Prieš kelerius metus astronomas Johnas Bahcallas iš Išplėstinių tyrimų instituto atkreipė dėmesį, kad ieškant smulkiosios struktūros konstantos variacijų, išmetamųjų spinduliuotės linijų iš tolimų galaktikų matavimas būtų tiesioginis ir mažiau klaidų reikalaujantis nei matuojant absorbcijos linijas. Newmanas greitai suprato, kad DEEP2 galaktikos, turinčios deguonies išmetimo linijas, buvo idealiai tinkamos, kad būtų galima tiksliai įvertinti bet kokius pokyčius.
„Kai pradeda ryškėti prieštaringos absorbcijos linijos, man kilo mintis, kad, kadangi turime visas šias raudonojo poslinkio galaktikas, galbūt galime ką nors padaryti ne su absorbcijos linijomis, o su emisijos linijomis, esančiomis mūsų pavyzdyje“, - teigė Newmanas. „Jei pasikeistų smulkiosios struktūros konstanta, išmetamųjų teršalų linijos būtų šiek tiek skirtingos“.
DEEP2 duomenys leido Newmanui ir jo kolegoms išmatuoti jonizuoto deguonies (OIII, tai yra deguonies, praradusio du elektronus) emisijos linijų bangos ilgį, didesnį kaip 0,01 angstromo iš 5000 angstromų tikslumą. Angstromas, maždaug vandenilio atomo plotis, yra lygus 10 nanometrų.
„Tai yra tikslumas, kurį pranoksta tik žmonės, bandantys ieškoti planetų“, - sakė jis, minėdamas silpnų bangų žvaigždėse aptikimą dėl planetos vilkimo.
DEEP2 komanda palygino dviejų OIII emisijos linijų bangų ilgį 300 atskirų galaktikų įvairiais atstumais ar raudonais poslinkiais, pradedant nuo raudonojo poslinkio maždaug 0,4 (maždaug prieš 4 milijardus metų) iki 0,8 (maždaug prieš 7 milijardus metų). Išmatuota smulkiosios struktūros konstanta niekuo nesiskyrė nuo šiandienos vertės, kuri yra maždaug 1/137. Taip pat per šį 4 milijardų metų laikotarpį alfa vertės didėjimo ar mažėjimo tendencijos nebuvo.
„Mūsų negalutinis rezultatas nėra pats tiksliausias matavimas, tačiau kitas metodas (žiūrint į absorbcijos linijas), suteikiantis tikslesnius rezultatus, apima sistemines klaidas, dėl kurių skirtingi žmonės, naudojantys metodą, pateikia skirtingus rezultatus“, - teigė Newmanas.
Newmanas taip pat APS susitikime paskelbė viešą pirmojo sezono duomenų (2002 m.) Iš DEEP2 tyrimo, kuris sudaro 10 procentų iš 50 000 tolimų galaktikų, kurias komanda tikisi ištirti, išleidimą. DEEP2 naudoja DEIMOS spektrografą Keck II teleskope Havajuose šių tolimų galaktikų raudonojo poslinkio, ryškumo ir spalvų spektro fiksavimui, visų pirma, kad palygintų galaktikų klasterius tada palyginti su dabar. Tyrimą, kuris baigtas daugiau nei 80 procentų, stebėjimas turėtų baigti šią vasarą, o visi duomenys bus paskelbti iki 2007 m.
„Tai tikrai unikalus duomenų rinkinys, ribojantis tiek tai, kaip evoliucionavo galaktikos, tiek kaip visata vystėsi bėgant laikui“, - teigė Newmanas. „„ Sloan “skaitmeninio dangaus tyrimas rodo maždaug 0,2 raudonojo poslinkio matavimus, atsižvelgiant į paskutinius 2–3 milijardus metų. Mes iš tikrųjų pradedame nuo 0,7 raudonojo poslinkio, o didžiausia - nuo 0,8 arba 0,9, tai prilygsta prieš 7–8 milijardus metų, tuo metu, kai Visata buvo perpus senesnė nei dabar. “
Tyrimas taip pat baigė matavimus, kurie galėtų parodyti tamsiosios energijos prigimtį - paslaptingą energiją, skverbiančią į visatą ir, regis, sukeliančią visatos plėtrą. Dabar komanda modeliuoja įvairias tamsiosios energijos teorijas, kad galėtų palyginti teorines prognozes su naujaisiais DEEP2 matavimais.
Kaip paaiškino Davisas, tamsiosios energijos kiekis, dabar apskaičiuotas kaip 70 procentų visos energijos visatoje, lemia galaktikų ir galaktikų klasterių evoliuciją. Suskaičiavus mažų grupių ir masyvių galaktikų klasterių skaičių tolimame kosmoso tūryje kaip jų raudonojo poslinkio ir masės funkciją, galima išmatuoti kiekį, kuriuo Visata išsiplėtė iki šių dienų, o tai priklauso nuo gamtos tamsiosios energijos.
„Iš esmės jūs suskaičiuojate grupes ir klausiate:„ Ar daug, ar mažai? ““ - sakė Davisas. „Tai viskas, ką jis reiškia. Jei klasterių yra labai nedaug, tai reiškia, kad visata išsiplėtė gana skirtingai. Ir jei yra daugybė klasterių, Visata neišsiplėtė tiek “.
Davisas šiuo metu lygina DEEP2 matavimus su paprasčiausios tamsiosios energijos teorijos prognozėmis, tačiau tikisi bendradarbiauti su kitais teoretikais, kad išbandytų egzotiškesnes tamsiosios energijos teorijas.
„Jie iš tikrųjų bando išsiaiškinti, kaip keičiasi tamsiosios energijos tankis, plečiantis visatai“, - teigė UC Berkeley teorinis fizikas Martinas White'as, astronomijos ir fizikos profesorius, dirbęs su Davisu. „Jei tamsiosios energijos tankis yra Einšteino kosmologinė konstanta, tada teorinė prognozė yra, kad ji nesikeičia. Šventasis gralis dabar yra gauti tam tikrų įrodymų, kad tai nėra kosmologinė konstanta, kad ji iš tikrųjų keičiasi “.
Originalus šaltinis: UC Berkeley
