Astronomicznie wielkie soczewki mierzą wiek i rozmiar Wszechświata
9 Mar 2010r. w Kosmologia napisał/a Joanna BiałekUżywając całych galaktyk jako soczewek do obserwacji innych galaktyk, badacze uzyskali nową precyzyjną metodę określania wieku i rozmiaru Wszechświata oraz tego, jak szybko się rozszerza, która okazuje się być równie dobra co inne metody pomiaru.
Używając całych galaktyk jako soczewek do obserwacji innych galaktyk, badacze uzyskali nową precyzyjną metodę określania wieku i rozmiaru Wszechświata oraz tego, jak szybko się rozszerza, która okazuje się być równie dobra co inne metody pomiaru. Pomiar określa wartość stałej Hubble'a, która wskazuje rozmiar wszechświata i potwierdza wiek wszechświata na 13,75 miliardów lat, z granicą błędu 170 milionów lat. Wynik potwierdza również siłę ciemnej energii, odpowiedzialnej za przyspieszenie ekspansji Wszechświata.
Wyniki te będą przedstawiane co miesiąc przez badaczy Instytutu Kavli (KIPAC) w Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda oraz Uniwersytet Stanforda przy Departamencie Energii Stanów Zjednoczonych, Uniwersytet w Bonn oraz inne instytucje w USA i Niemczech. Naukowcy wykorzystali dane zebrane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a oraz zaprezentowali ulepszoną metodę w połączeniu z sondą kosmiczną WMAP.
Zespół wykorzystał technikę nazywaną soczewkowaniem grawitacyjnym do pomiarów odległości, jaką przebyło światło różnymi ścieżkami od jasnej aktywnej galaktyki do Ziemi. Rozumiejąc czas, w jakim przebyło każdą ścieżkę oraz wykorzystaną prędkość, badacze byli w stanie wywnioskować nie tylko jak odległa jest galaktyka, ale również ogólny rozmiar Wszechświata i szczegóły dotyczące jego ekspansji.
Naukowcom często trudno jest odróżnić jasne odległe światło od ciemnego źródła leżącego bliżej. Soczewka grawitacyjna obchodzi ten problem dostarczając wielu wniosków jak odległe światło pokonuje drogę. Ta dodatkowa informacja pozwala określać rozmiar Wszechświata, często wyrażany przez astrofizyków w kategoriach wartości określanej mianem stałej Hubble'a.
Od dłuższego czasu naukowcy uważali, że soczewkowanie pozwala na fizyczny pomiar stałej Hubble'a. Jednakże soczewkowanie grawitacyjne nigdy wcześniej nie było wykorzystywane w tak dokładny sposób. Ten pomiar daje równie dokładny pomiar stałej Hubble'a jak długo już znane techniki pomiarowe typu obserwacja supernowej i mikrofalowe promieniowanie tła. Soczewkowanie grawitacyjne z czasem stało się kompetentnym narzędziem w skrzynce astrofizyka.
Kiedy bliski wielki obiekt, taki jak galaktyka, blokuje odległy obiekt, inną galaktykę, światło może obejść blokadę. Jednak zamiast obierać pojedynczą ścieżkę, światło zagina się wokół obiektu w jednej z dwóch lub czterech różnych dróg, zwielokrotniając ilość informacji, jakie uzyskują naukowcy. Jasność jądra galaktyki w tle waha się, fizycy mogą zmierzyć odpływ i przepływ światła z czterech różnych ścieżek, jak w układzie B1608+656, który był przedmiotem badań.
W tym przypadku były cztery kopie źródła, które pojawiły się jako pierścień światła wokół soczewki grawitacyjnej.
Chociaż badacze nie są w stanie określić, kiedy światło opuściło swoje źródło, nadal mogą określić czas dotarcia do celu. Porównuje się je do czterech samochodów jadących różnymi drogami pomiędzy miejscami na przeciwległych krańcach miasta. I tak samo jak samochód spóźnia się trafiając na różne przeszkody po drodze, tak samo światło może się opóźniać.
Zagęszczenie ruchu ulicznego w wielkim mieście jest jak gęstość masy w galaktyce soczewkowatej. Jeśli obierze się dłuższą drogę, wcale nie oznacza to większego opóźnienia. Czasem krótszy dystans, jest wolniejszy.
Dzięki równaniom soczewek grawitacyjnych można wyliczyć takie wartości jak odległość i gęstość, i dostarczyć dokładniejszych informacji o tym, jak światło opuszcza galaktykę w tle i jak daleko podróżuje.
W przeszłości ta metoda szacowania odległości zawierała wiele błędów, ale fizycy teraz już wiedzą, że jest porównywalna do innych metod pomiarów. Dzięki tej technice badacze uzyskali bardziej dokładną wartość soczewkową dla stałej Hubble'a oraz dokładniejsze oszacowanie tej stałej. Poprzez zredukowanie i zrozumienie rozmiaru błędów w kalkulacji, potrafią osiągnąć lepsze wyniki pomiarów struktury galaktyki soczewkowatej i rozmiaru Wszechświata.
Istnieje kilka czynników, które naukowcy nadal potrzebują obliczyć do określenia odległości z galaktykami soczewkowatymi. Na przykład pył w galaktykach soczewkowatych może powodować przekłamania w wynikach. Teleskop Kosmiczny Hubble'a ma filtry podczerwieni użyteczne przy eliminowaniu efektu pyłowego. Obraz może również zawierać informacje o liczbie galaktyk leżących na linii widzenia; trzeba to wziąć pod uwagę przy obliczeniach stosując efekt soczewkowy.
Kilka grup badaczy pracuje nad poszerzeniem tych badań, poprzez wyszukiwanie nowych układów i dalsze badania nad znanymi galaktykami soczewkowatymi. Badacze są już świadomi tego, że ponad dwadzieścia innych układów astronomicznych jest odpowiednich do analizy przy zastosowaniu soczewkowania grawitacyjnego.
Wyniki te będą przedstawiane co miesiąc przez badaczy Instytutu Kavli (KIPAC) w Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda oraz Uniwersytet Stanforda przy Departamencie Energii Stanów Zjednoczonych, Uniwersytet w Bonn oraz inne instytucje w USA i Niemczech. Naukowcy wykorzystali dane zebrane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a oraz zaprezentowali ulepszoną metodę w połączeniu z sondą kosmiczną WMAP.
Zespół wykorzystał technikę nazywaną soczewkowaniem grawitacyjnym do pomiarów odległości, jaką przebyło światło różnymi ścieżkami od jasnej aktywnej galaktyki do Ziemi. Rozumiejąc czas, w jakim przebyło każdą ścieżkę oraz wykorzystaną prędkość, badacze byli w stanie wywnioskować nie tylko jak odległa jest galaktyka, ale również ogólny rozmiar Wszechświata i szczegóły dotyczące jego ekspansji.
Naukowcom często trudno jest odróżnić jasne odległe światło od ciemnego źródła leżącego bliżej. Soczewka grawitacyjna obchodzi ten problem dostarczając wielu wniosków jak odległe światło pokonuje drogę. Ta dodatkowa informacja pozwala określać rozmiar Wszechświata, często wyrażany przez astrofizyków w kategoriach wartości określanej mianem stałej Hubble'a.
Od dłuższego czasu naukowcy uważali, że soczewkowanie pozwala na fizyczny pomiar stałej Hubble'a. Jednakże soczewkowanie grawitacyjne nigdy wcześniej nie było wykorzystywane w tak dokładny sposób. Ten pomiar daje równie dokładny pomiar stałej Hubble'a jak długo już znane techniki pomiarowe typu obserwacja supernowej i mikrofalowe promieniowanie tła. Soczewkowanie grawitacyjne z czasem stało się kompetentnym narzędziem w skrzynce astrofizyka.
Kiedy bliski wielki obiekt, taki jak galaktyka, blokuje odległy obiekt, inną galaktykę, światło może obejść blokadę. Jednak zamiast obierać pojedynczą ścieżkę, światło zagina się wokół obiektu w jednej z dwóch lub czterech różnych dróg, zwielokrotniając ilość informacji, jakie uzyskują naukowcy. Jasność jądra galaktyki w tle waha się, fizycy mogą zmierzyć odpływ i przepływ światła z czterech różnych ścieżek, jak w układzie B1608+656, który był przedmiotem badań.
W tym przypadku były cztery kopie źródła, które pojawiły się jako pierścień światła wokół soczewki grawitacyjnej.
Chociaż badacze nie są w stanie określić, kiedy światło opuściło swoje źródło, nadal mogą określić czas dotarcia do celu. Porównuje się je do czterech samochodów jadących różnymi drogami pomiędzy miejscami na przeciwległych krańcach miasta. I tak samo jak samochód spóźnia się trafiając na różne przeszkody po drodze, tak samo światło może się opóźniać.
Zagęszczenie ruchu ulicznego w wielkim mieście jest jak gęstość masy w galaktyce soczewkowatej. Jeśli obierze się dłuższą drogę, wcale nie oznacza to większego opóźnienia. Czasem krótszy dystans, jest wolniejszy.
Dzięki równaniom soczewek grawitacyjnych można wyliczyć takie wartości jak odległość i gęstość, i dostarczyć dokładniejszych informacji o tym, jak światło opuszcza galaktykę w tle i jak daleko podróżuje.
W przeszłości ta metoda szacowania odległości zawierała wiele błędów, ale fizycy teraz już wiedzą, że jest porównywalna do innych metod pomiarów. Dzięki tej technice badacze uzyskali bardziej dokładną wartość soczewkową dla stałej Hubble'a oraz dokładniejsze oszacowanie tej stałej. Poprzez zredukowanie i zrozumienie rozmiaru błędów w kalkulacji, potrafią osiągnąć lepsze wyniki pomiarów struktury galaktyki soczewkowatej i rozmiaru Wszechświata.
Istnieje kilka czynników, które naukowcy nadal potrzebują obliczyć do określenia odległości z galaktykami soczewkowatymi. Na przykład pył w galaktykach soczewkowatych może powodować przekłamania w wynikach. Teleskop Kosmiczny Hubble'a ma filtry podczerwieni użyteczne przy eliminowaniu efektu pyłowego. Obraz może również zawierać informacje o liczbie galaktyk leżących na linii widzenia; trzeba to wziąć pod uwagę przy obliczeniach stosując efekt soczewkowy.
Kilka grup badaczy pracuje nad poszerzeniem tych badań, poprzez wyszukiwanie nowych układów i dalsze badania nad znanymi galaktykami soczewkowatymi. Badacze są już świadomi tego, że ponad dwadzieścia innych układów astronomicznych jest odpowiednich do analizy przy zastosowaniu soczewkowania grawitacyjnego.
Źródło: Astronomy.com
Fotografia: Courtesy Sherry Suyu of the Argelander Institut für Astronomie, Bonn, Germany
Tłumaczenie: Joanna Białek
Fotografia: Courtesy Sherry Suyu of the Argelander Institut für Astronomie, Bonn, Germany
Tłumaczenie: Joanna Białek
Komentarze użytkowników
( DODAJ SWÓJ )
Nikt jeszcze nie napisał komentarza do tego materiału.Napisz komentarz
Odpowiedz na pytanie zadane w sondzie.
Zjawiska oraz wydarzenia w nadchodzącym miesiącu.
Zagłosuj lub zgłoś swoją stronę.
Ostatnio pisaliście:
Twoje Imię
20.03.2023, 14:12