Un număr fundamental care afectează culoarea luminii emise de atomi, precum și toate interacțiunile chimice nu s-a schimbat în mai mult de 7 miliarde de ani, conform observațiilor unei echipe de astronomi care grafică evoluția galaxiilor și a universului.
Rezultatele sunt raportate astăzi (luni, 18 aprilie) la întâlnirea anuală a American Physical Society (APS) de către astronomul Jeffrey Newman, un Hubble Fellow la Lawrence Berkeley National Laboratory reprezentând DEEP2, o colaborare condusă de Universitatea din California, Berkeley , și UC Santa Cruz. Newman prezintă datele și o actualizare a proiectului DEEP2 la ora 1 p.m. Conferință de presă EDT la Marriott Waterside Hotel din Tampa, Fla.
Structura fină constantă, una dintre o mână de numere pure care ocupă un rol central în fizică, apare în aproape toate ecuațiile care implică electricitate și magnetism, inclusiv în cele care descriu emisia undelor electromagnetice - lumină - de către atomi. În ciuda naturii sale fundamentale, însă, unii teoreticieni au sugerat să se schimbe subtil pe măsură ce universul îmbătrânește, reflectând o schimbare a atracției dintre nucleul atomic și electronii care bâlbâie în jurul lui.
În ultimii ani, un grup de astronomi australieni a raportat că constanta a crescut de-a lungul duratei de viață a universului cu aproximativ o parte la 100.000, pe baza măsurătorilor sale de absorbție a luminii din cvasii îndepărtați pe măsură ce lumina trece prin galaxii mai aproape. pentru noi. Totuși, alți astronomi nu au găsit nicio astfel de schimbare folosind aceeași tehnică.
Noile observații ale echipei de sondaj DEEP2 folosesc o metodă mai directă pentru a oferi o măsură independentă a constantei și nu arată nicio schimbare în 30.000 de părți.
„Constanta de structură fină stabilește rezistența forței electromagnetice, care afectează modul în care atomii se mențin împreună și nivelul de energie în interiorul unui atom. La un anumit nivel, aceasta ajută la stabilirea scării tuturor materiilor obișnuite formate din atomi ”, a spus Newman. „Acest rezultat nul înseamnă că teoreticienii nu au nevoie să găsească o explicație de ce s-ar schimba atât de mult.”
Constanta de structură fină, desemnată de litera greacă alfa, este un raport dintre alte „constante” ale naturii care, în unele teorii, s-ar putea schimba în timp cosmic. Egal cu pătratul încărcării electronului împărțit la viteza timpului luminii constantă a lui Planck, alfa s-ar schimba, conform unei teorii recente, numai dacă viteza luminii s-ar schimba în timp. Unele teorii despre energia întunecată sau unificarea măreață, în special cele care implică multe dimensiuni suplimentare dincolo de cele patru spații și timp cu care suntem familiari, prezic o evoluție treptată a constantei structurii fine, a spus Newman.
DEEP2 este un sondaj de cinci ani asupra galaxiilor aflate la mai mult de 7 până la 8 miliarde de ani lumină, a căror lumină a fost întinsă sau redusă pentru a dubla aproape lungimea de undă inițială prin extinderea universului. Deși proiectul de colaborare, susținut de Fundația Națională a Științei, nu a fost conceput pentru a căuta variații în constanta structurii fine, a devenit clar că un subset al celor 40.000 de galaxii observate până acum ar servi acestui scop.
„În acest sondaj gigantic, se dovedește că o mică parte din date pare să fie perfectă pentru a răspunde la întrebarea pe care Jeff o pune”, a declarat Marc Davis, investigatorul principal al DEEP2, profesor de astronomie și fizică la UC Berkeley. „Acest sondaj este într-adevăr un scop general și va servi un milion de utilizări.”
Cu câțiva ani în urmă, astronomul John Bahcall de la Institutul pentru Studii Avansate a subliniat că, în căutarea variațiilor în constanta structurii fine, măsurarea liniilor de emisie din galaxiile îndepărtate ar fi mai directă și mai puțin predispusă la erori decât măsurarea liniilor de absorbție. Newman și-a dat seama rapid că galaxiile DEEP2 care conțin linii de emisie de oxigen erau perfect potrivite pentru a oferi o măsură precisă a oricărei schimbări.
„Când rezultatele contradictorii încep să apară liniile de absorbție, am avut ideea că, având în vedere toate aceste galaxii redshift mari, poate putem face ceva nu cu linii de absorbție, ci cu linii de emisie din eșantionul nostru”, a spus Newman. „Liniile de emisie ar fi foarte ușor diferite dacă constanta structurii fine s-ar schimba.”
Datele DEEP2 au permis lui Newman și colegilor săi să măsoare lungimea de undă a liniilor de emisie de oxigen ionizat (OIII, adică oxigen care a pierdut doi electroni) la o precizie mai bună de 0,01 Angstromi din 5.000 Angstroms. Un Angstrom, aproximativ lățimea unui atom de hidrogen, este echivalent cu 10 nanometri.
„Aceasta este o precizie depășită doar de oamenii care încearcă să caute planete”, a spus el, referindu-se la detectarea vagoanelor slabe în stele din cauza planetelor care se tund pe stea.
Echipa DEEP2 a comparat lungimile de undă ale două linii de emisie OIII pentru 300 de galaxii individuale la diverse distanțe sau redshifturi, variind de la un redshift de aproximativ 0,4 (acum aproximativ 4 miliarde de ani) la 0,8 (acum aproximativ 7 miliarde de ani). Constanta de structură fină măsurată nu a fost diferită de valoarea de astăzi, care este de aproximativ 1/137. De asemenea, nu a existat o tendință ascendentă sau descendentă a valorii alfa în această perioadă de 4 miliarde de ani.
„Rezultatul nostru nul nu este măsurarea cea mai precisă, ci o altă metodă (examinarea liniilor de absorbție) care dă rezultate mai precise implică erori sistematice care determină diferite persoane care folosesc metoda să obțină rezultate diferite”, a spus Newman.
Newman a anunțat, de asemenea, la ședința APS, lansarea publică a primului sezon de date (2002) din sondajul DEEP2, care reprezintă 10% din 50.000 de galaxii îndepărtate pe care echipa speră să le studieze. DEEP2 folosește spectrofograma DEIMOS de pe telescopul Keck II din Hawaii pentru a înregistra redshift, luminozitatea și spectrul de culori al acestor galaxii îndepărtate, în primul rând pentru a compara clusteringul galaxiilor, comparativ cu acum. Sondajul, acum mai mult de 80 la sută completat, ar trebui să termine observațiile în această vară, cu publicarea completă a datelor până în 2007.
„Acesta este într-adevăr un set de date unic pentru a limita atât modul în care galaxiile au evoluat, cât și modul în care universul a evoluat de-a lungul timpului”, a spus Newman. „Sloan Digital Sky Survey efectuează măsurători până la redshift 0,2, privind în urmă în ultimii 2-3 miliarde de ani. Începem cu adevărat de la redshift 0.7 și vârful de la 0.8 sau 0.9, echivalent cu 7-8 miliarde de ani în urmă, o perioadă în care universul era pe jumătate mai vechi decât în prezent. "
Sondajul a finalizat, de asemenea, măsurători care ar putea arunca lumina asupra energiei întunecate - o energie misterioasă care pătrunde în univers și pare să provoace accelerarea expansiunii universului. Echipa modelează acum diferite teorii despre energia întunecată pentru a compara predicțiile teoretice cu noile măsurători DEEP2.
După cum a explicat Davis, cantitatea de energie întunecată, estimată acum la 70% din toată energia din univers, determină evoluția galaxiilor și a grupurilor de galaxii. Numărând numărul de grupuri mici și grupări masive de galaxii într-un volum îndepărtat de spațiu, în funcție de deplasarea și masa lor roșie, este posibilă măsurarea cantității cu care universul s-a extins până în zilele noastre, care depinde de natura de energie întunecată.
„Practic, numeri grupurile și întrebi:„ Există multe, sau câteva? ”, A spus Davis. „La asta se rezumă. Dacă există foarte puține clustere, asta înseamnă că universul s-a extins destul de mult. Și dacă există multe clustere, universul nu s-a extins la fel de mult. ”
Davis comparează în prezent măsurătorile DEEP2 cu predicțiile celei mai simple teorii a energiei întunecate, dar speră să colaboreze cu alți teoreticieni pentru a testa teorii mai exotice despre energia întunecată.
„La ceea ce încearcă ei cu adevărat să obțină este modul în care densitatea de energie întunecată se schimbă pe măsură ce universul se extinde”, a spus Martin White, fizicianul teoretic al UC Berkeley, profesor de astronomie și fizică care a lucrat cu Davis. „Dacă densitatea de energie întunecată este constanta cosmologică a lui Einstein, atunci predicția teoretică este că nu se schimbă. Graalul sfânt urmează acum să obțină unele dovezi că nu este constanta cosmologică, că se schimbă de fapt. "
Sursa originală: UC Berkeley
