Pamatskaitlis, kas ietekmē atomu izstarotās gaismas krāsu, kā arī visas ķīmiskās mijiedarbības, nav mainījies vairāk nekā 7 miljardu gadu laikā, liecina astronomu komandas novērojumi, kas atspoguļo galaktiku un Visuma attīstību.
Par rezultātiem šodien (pirmdien, 18. aprīlī) ziņo Amerikas Fizisko biedrības (APS) ikgadējā sanāksmē astronoms Džefrijs Ņūmens, Habla līdzstrādnieks Lorensa Bērklija Nacionālajā laboratorijā, kas pārstāv DEEP2, sadarbībā, ko vada Kalifornijas Universitāte, Bērklija , un UC Santa Cruz. Ņūmens iepazīstina ar datiem un atjauninājumu par projektu DEEP2 plkst. 13:00. EDT preses konference Marriott Waterside Hotel Tampa, Fla.
Smalkās struktūras konstante, viena no nedaudzajiem tīrajiem skaitļiem, kuriem ir galvenā loma fizikā, parādās gandrīz visos vienādojumos, kas saistīti ar elektrību un magnētismu, ieskaitot tos, kas apraksta atomu elektromagnētisko viļņu - gaismas - izstarojumu. Neskatoties uz tā fundamentālo raksturu, tomēr daži teorētiķi ir ierosinājuši, ka tas visdrīzāk mainās, Visumam novecojot, atspoguļojot izmaiņas pievilcībā starp atoma kodolu un elektroniem, kas buzz ap to.
Dažu pēdējo gadu laikā Austrālijas astronomu grupa ir ziņojusi, ka konstanta vērtība Visuma dzīves laikā ir palielinājusies par aptuveni vienu daļu no 100 000, balstoties uz gaismas absorbcijas mērījumiem no tāliem kvazāriem, kad gaisma iet cauri galaktikām tuvāk mums. Tomēr citi astronomi, izmantojot to pašu paņēmienu, šādas izmaiņas nav atraduši.
Jaunie DEEP2 aptaujas grupas novērojumi izmanto tiešāku metodi, lai nodrošinātu neatkarīgu konstantes mērījumu un neuzrāda izmaiņas vienā daļā no 30 000.
Smalkās struktūras konstante nosaka elektromagnētiskā spēka stiprumu, kas ietekmē to, kā atomi turas kopā, un enerģijas līmeņus atomā. Zināmā līmenī tas palīdz noteikt visu parasto lietu mērogu, kas sastāv no atomiem, ”sacīja Ņūmens. "Šis nulles rezultāts nozīmē, ka teorētiķiem nav jārod skaidrojums, kāpēc tas tik ļoti mainītos."
Smalkās struktūras konstante, ko apzīmē ar grieķu alfa burtu, ir citu dabas “konstantu” attiecība, kas dažās teorijās varētu mainīties kosmiskajā laikā. Saskaņā ar neseno teoriju vienāda ar elektronu lādiņa kvadrātu, kas dalīts ar gaismas ātrumu un Planka konstantes reizinājumu, alfa mainītos tikai tad, ja laika gaitā mainītos gaismas ātrums. Dažas tumšās enerģijas vai grandiozas apvienošanās teorijas, jo īpaši tās, kas saistītas ar daudzām papildu dimensijām ārpus mums zināmajām telpas un laika četrām, prognozē smalkās struktūras konstantes pakāpenisku attīstību, sacīja Ņūmens.
DEEP2 ir piecu gadu pētījums par galaktikām, kas atrodas vairāk nekā no 7 līdz 8 miljardiem gaismas gadu tālu un kuru gaisma ir izstiepta vai redshifted, lai gandrīz divkāršotu sākotnējo viļņa garumu, paplašinoties Visumam. Lai arī sadarbības projekts, kuru atbalstīja Nacionālais zinātnes fonds, nebija paredzēts smalkās struktūras konstantes izmaiņu meklēšanai, kļuva skaidrs, ka šim mērķim kalpos līdz šim novēroto 40 000 galaktiku apakškopa.
"Šajā gigantiskajā aptaujā izrādās, ka neliela daļa datu ir ideāli piemērota, lai atbildētu uz Džefa uzdoto jautājumu," sacīja DEEP2 galvenais pētnieks Marks Deiviss, UC Berkeley astronomijas un fizikas profesors. "Šis apsekojums ir patiešām vispārējs mērķis, un tas kalpos miljonam lietojumu."
Pirms vairākiem gadiem Astronoms Džons Bahcall no Advanced Study Institute uzsvēra, ka, meklējot smalkās struktūras konstantes variācijas, emisiju līniju mērīšana no attālām galaktikām būtu tiešākas un mazāk pakļautas kļūdām nekā absorbcijas līnijas. Ņūmens ātri saprata, ka DEEP2 galaktikas, kas satur skābekļa emisijas līnijas, ir lieliski piemērotas, lai precīzi noteiktu jebkuras izmaiņas.
"Kad rodas pretrunīgi rezultāti, kad sāk parādīties absorbcijas līnijas, man radās doma, ka, tā kā mums ir visas šīs sarkanā galaktikas ar lielu sarkano novirzi, varbūt mēs kaut ko varam darīt nevis ar absorbcijas līnijām, bet ar emisijas līnijām mūsu paraugā," sacīja Ņūmens. "Emisijas līnijas būtu nedaudz atšķirīgas, ja mainītos smalkās struktūras konstante."
DEEP2 dati ļāva Ņūmenam un viņa kolēģiem izmērīt jonizētā skābekļa (OIII, tas ir, skābekli, kas zaudējis divus elektronus) emisijas līniju viļņu garumu ar precizitāti, kas labāka par 0,01 angstromiem no 5000 angstromiem. Angstroms, kas ir aptuveni ūdeņraža atoma platums, ir vienāds ar 10 nanometriem.
"Šī ir precizitāte, kuru pārspēj tikai cilvēki, kuri mēģina meklēt planētas," viņš teica, atsaucoties uz vāju viļņu noteikšanu zvaigznēs, jo planētas velk uz zvaigzni.
DEEP2 komanda salīdzināja divu OIII emisijas līniju viļņu garumus 300 atsevišķām galaktikām dažādos attālumos vai sarkanā maiņā, sākot ar sarkano nobīdi aptuveni 0,4 (apmēram pirms 4 miljardiem gadu) līdz 0,8 (aptuveni pirms 7 miljardiem gadu). Izmērītā smalkās struktūras konstante neatšķīrās no šodienas vērtības, kas ir aptuveni 1/137. Šajā 4 miljardu gadu periodā arī alfa vērtībā nebija vērojama augšupvērsta vai lejupejoša tendence.
"Mūsu nulles rezultāts nav pats precīzākais mērījums, bet cita metode (apskatot absorbcijas līnijas), kas dod precīzākus rezultātus, ietver sistemātiskas kļūdas, kuru dēļ dažādi cilvēki, kas izmanto šo metodi, nāk ar atšķirīgiem rezultātiem," sacīja Ņūmens.
Ņūmens arī APS sanāksmē paziņoja par DEEP2 aptaujas pirmās sezonas datu publisko publiskošanu (2002. gads), kas pārstāv 10 procentus no 50 000 tālajām galaktikām, kuras komanda cer apsekot. DEEP2 izmanto DEIMOS spektrogrāfu Keck II teleskopā Havaju salās, lai reģistrētu šo tālu galaktiku sarkano nobīdi, spilgtumu un krāsu spektru, galvenokārt, lai salīdzinātu galaktiku apvienošanos toreiz salīdzinājumā ar tagadni. Aptaujai, kas tagad ir pabeigta vairāk nekā 80 procentu apmērā, novērojumi būtu jāpabeidz šovasar, un pilnīga datu publiskošana notiks līdz 2007. gadam.
"Šis tiešām ir unikāls datu kopums, kas ierobežo gan to, kā ir attīstījušās galaktikas, gan to, kā laika gaitā ir attīstījies Visums," sacīja Ņūmens. “Sloan Digital Sky Survey veic mērījumus aptuveni ar sarkano nobīdi 0.2, atskatoties uz pēdējiem 2–3 miljardiem gadu. Mēs patiešām sākam ar sarkano nobīdi 0.7 un augstāko punktu pie 0.8 vai 0.9, kas ir ekvivalents pirms 7-8 miljardiem gadu, laikā, kad Visums bija uz pusi vecāks nekā šodien. ”
Aptauja ir arī pabeigusi mērījumus, kas varētu atklāt tumšās enerģijas būtību - noslēpumainu enerģiju, kas caurstrāvo Visumu un, šķiet, izraisa Visuma paplašināšanās paātrināšanos. Tagad komanda modelē dažādas tumšās enerģijas teorijas, lai salīdzinātu teorētiskās prognozes ar jaunajiem DEEP2 mērījumiem.
Kā Deiviss to paskaidroja, tumšās enerģijas daudzums, kas tagad tiek lēsts 70 procenti no visas enerģijas Visumā, nosaka galaktiku un galaktiku kopu evolūciju. Saskaitot mazo grupu un masīvo galaktiku kopu skaitu tālā kosmosa tilpumā kā to sarkanā nobīdes un masas funkciju, ir iespējams izmērīt summu, par kādu Visums ir paplašinājies līdz mūsdienām, kas ir atkarīgs no dabas tumšās enerģijas.
“Būtībā jūs saskaitāt kopas un vaicājat:“ Vai ir daudz, vai maz? ”” Deiviss sacīja. “Ar to viss ir līdzīgs. Ja ir ļoti maz kopu, tas nozīmē, ka Visums ir diezgan daudz paplašinājies. Un, ja ir daudz kopu, Visums nemaz tik daudz nepaplašinājās. ”
Deiviss šobrīd salīdzina DEEP2 mērījumus ar visvienkāršākās tumšās enerģijas teorijas prognozēm, taču cer sadarboties ar citiem teorētiķiem, lai pārbaudītu eksotiskākas tumšās enerģijas teorijas.
"Tas, ko viņi patiešām cenšas iegūt, ir tas, kā mainās tumšās enerģijas blīvums, visumam paplašinoties," sacīja UC Berkeley teorētiskais fiziķis Martins Vaits, astronomijas un fizikas profesors, kurš strādājis kopā ar Deivisu. “Ja tumšās enerģijas blīvums ir Einšteina kosmoloģiskā konstante, tad teorētiski tiek prognozēts, ka tas nemainās. Svētais grāls tagad ir iegūt pierādījumus tam, ka tā nav kosmoloģiskā konstante, ka tā faktiski mainās. ”
Oriģinālais avots: UC Berkeley
