Πρωτοποριακές παρατηρήσεις με το γιγάντιο Τηλεσκόπιο Robert Byrd Green Bank (GBT) έχουν δώσει στους αστρονόμους ένα νέο εργαλείο για την χαρτογράφηση μεγάλων κοσμικών δομών. Το νέο εργαλείο υπόσχεται να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τη φύση της μυστηριώδους «σκοτεινής ενέργειας», που πιστεύεται ότι αποτελεί σχεδόν τα τρία τέταρτα της μάζας και ενέργειας του Σύμπαντος.
Η σκοτεινή ενέργεια είναι η ετικέτα που οι επιστήμονες δίνουν στην αιτία που προκαλεί την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος. Ενώ η επιτάχυνση που ανακαλύφθηκε το 1998, η αιτία της παραμένει άγνωστη. Φυσικοί έχουν προωθήσει ανταγωνιστικές μεταξύ τους θεωρίες για να εξηγήσουν την επιτάχυνση, και πιστεύουν ότι ο καλύτερος τρόπος για να δοκιμάσουν τις θεωρίες αυτές είναι να μετρηθούν με ακρίβεια μεγάλης κλίμακας κοσμικές δομές.
Ηχητικά κύματα της σούπας της υλο-ενέργειας του πολύ νεαρού σύμπαντος, πιστεύεται ότι έχουν αφήσει κάποια ανιχνεύσιμα αποτυπώματα πάνω στην κατανομή μεγάλης κλίμακος των γαλαξιών μέσα στο Σύμπαν. Οι ερευνητές αυτοί ανέπτυξαν έναν τρόπο για να μετρηθούν τέτοια ίχνη παρατηρώντας τις ραδιο-εκπομπές των αερίων του υδρογόνου. Η τεχνική τους, που ονομάζεται χαρτογράφηση έντασης, όταν εφαρμόζεται σε μεγαλύτερες περιοχές του Σύμπαντος, θα μπορούσε να μας αποκαλύψει πώς έχουν μεταβληθεί τα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια τέτοιες δομές μεγάλης κλίμακας, δίνοντας έτσι μια καλή εικόνα για το ποιά θεωρία της σκοτεινής ενέργειας είναι η πιο ακριβής.
«Το πρότζεκτ της χαρτογράφησης του αερίου υδρογόνου στις πιο μεγάλες κοσμικές αποστάσεις που έγιναν μέχρι τώρα δείχνει δύο πράγματα: και ότι οι τεχνικές που αναπτύσσονται μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χαρτογράφηση ενός τεράστιου όγκου του σύμπαντος στις τρεις διαστάσεις και να δοκιμάσουμε τις ανταγωνιστικές θεωρίες της σκοτεινής ενέργειας», είπε ο Tzu-Ching Chang της Ακαδημίας Επιστημών στην Ταϊβάν και του Πανεπιστημίου του Τορόντο.
Για να πάρουν τις μετρήσεις τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το ραδιοτηλεσκόπιο GBT για να μελετήσουν μια περιοχή του ουρανού που προηγουμένως είχαν επιθεωρήσει λεπτομερώς στο ορατό φως με το τηλεσκόπιο Keck II στη Χαβάη. Αυτή η οπτική έρευνα χρησιμοποίησε φασματοσκοπία για να χαρτογραφήσει τις θέσεις χιλιάδων γαλαξιών σε τρεις διαστάσεις. Με το GBT, αντί να ψάχνουν για το αέριο υδρογόνο σε αυτούς τους μεμονωμένους, μακρινούς γαλαξίες – μια δελεαστική πρόκληση πέρα από τις τεχνικές δυνατότητες των σημερινών μέσων – η ομάδα χρησιμοποίησε την τεχνική της χαρτογράφησης έντασης για να συσσωρεύσει τα ραδιοκύματα που εκπέμπονται από το αέριο υδρογόνο σε μεγάλες περιοχές του διαστήματος, συμπεριλαμβανομένων και πολλών γαλαξιών.
«Από τις αρχές του 20ου αιώνα, οι αστρονόμοι εντόπισαν την διαστολή του σύμπαντος παρατηρώντας γαλαξίες. Η νέα μας τεχνική μας επιτρέπει να παρακάμψουμε το βήμα της ανίχνευσης του γαλαξία και να συλλέξουμε τις ραδιοεκπομπές από μια χιλιάδα γαλαξίες συγχρόνως, καθώς και από όλο το αμυδρό υλικό μεταξύ τους», ανέφερε ο Jeffrey Peterson, του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon.
Οι αστρονόμοι αυτοί, επίσης, ανέπτυξαν νέες τεχνικές, οι οποίες αφαιρούν τα ανθρώπινα τεχνητά ραδιοηλεκτρικά παράσιτα αλλά και των εκπομπών που προκαλούνται από πιο κοντινές αστρονομικές πηγές, αφήνοντας μόνο το εξαιρετικά εξασθενημένο ραδιοκύματα που προέρχονται από το πολύ μακρινό αέριο υδρογόνο. Το αποτέλεσμα ήταν ένας χάρτης, ενός είδους «κοσμικού ιστού», που συσχετίζεται απόλυτα με την ορατή δομή που φαινόταν με την προηγούμενη οπτική μελέτη. Η ομάδα αυτή πρότεινε για πρώτη φορά την μέθοδο της χαρτογράφησης έντασης το 2008, και οι παρατηρήσεις με το GBT ήταν η πρώτη δοκιμασία της ιδέας.
«Οι παρατηρήσεις αυτές ανίχνευσαν περισσότερο αέριο υδρογόνο από όλες τις προηγούμενες ανιχνεύσεις υδρογόνου στο Σύμπαν, και σε αποστάσεις δέκα φορές μακρύτερες από οποιαδήποτε άλλη εκπομπή ραδιοφωνικών κυμάτων που έχουμε δει να εκπέμπει το υδρογόνο», λέει αναφέρει ο Ue-Li Pen του Πανεπιστημίου του Τορόντο.
Και πού μας πάνε οι μετρήσεις τους; Πιο κοντά σε κάποιες ενδείξεις. Δηλαδή τις θεωρίες που εξηγούν ότι οι γαλαξίες στο Σύμπαν αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερες ταχύτητες, κάτι που απαιτεί ολοένα και περισσότερη ενέργεια γι αυτή την επιτάχυνση.
Αλλά τι είδους είναι αυτή η ενέργεια; Είναι φυσικά μια πολύτιμη και κρίσιμη απάντηση. Στη συνέχεια, τα ερωτήματα γίνονται πραγματικά συναρπαστικό. Η κάθε μία θεωρία έχει βρει έναν τρόπο υπολογισμού για την ισχύ που απαιτείται για την επιτάχυνση του Σύμπαντος. Φυσικά, θα είναι ένας μεγάλος αριθμός – μια πηγή ενέργειας που αξίζει την κατανόηση μας, ακόμη και αν δεν μπορούμε να την συλλέξουμε.
Πηγή: PhysOrg
Leave a Comment