Τα μυστήρια του σκοτεινού σύμπαντος μπορούν να λυθούν από το Παρατηρητήριο Rubin
Ένα πρωτοποριακό νέο παρατηρητήριο που θα κατασκευάσει τον πιο ακριβή χάρτη του σύμπαντος θα μπορούσε να λύσει δύο από τα πιο πιεστικά μυστήρια της επιστήμης: τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και τη σκοτεινή ύλη. Μαζί, αυτά τα συστατικά σχηματίζουν αυτό που είναι γνωστό ως το σκοτεινό σύμπαν.
ο Παρατηρητήριο Vera C. Rubin Επί του παρόντος υπό ανάπτυξη στην κορυφή El Peñón στο βουνό Cerro Pachón της Χιλής, έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει τη λειτουργία του το 2025. Όταν συμβεί αυτό, η Rubin θα διεξάγει μια Έρευνα Κληρονομιάς του Χώρου και του Χρόνου (LSST), παρατηρώντας ολόκληρο τον νότιο ορατό ουρανό κάθε λίγες μέρες. είναι πάνω από 10 χρόνια. Θα καταγράψει έως και 1.000 εικόνες του ουρανού σε κάθε μία από αυτές τις νύχτες, δίνοντας στους επιστήμονες μια συναρπαστική νέα θέα του ουρανού. Σύμπαν Και πληροφορίες για το πώς θα εξελιχθεί.
Καθώς το κάνει, το ευρύ οπτικό πεδίο του Robin θα αποκαλύψει πώς ένα δίκτυο… Σκοτεινή ύλη Παραμορφώνει εικόνες μακρινών γαλαξιών, κάτι που θα επιτρέψει στους επιστήμονες να χαρτογραφήσουν καλύτερα τη μυστηριώδη ύλη. Επειδή αυτός ο τεράστιος κοσμικός ιστός φαίνεται να έλκει τους γαλαξίες μαζί Σκοτεινή ενέργεια Διώχνοντάς τους χώρια, αυτό θα μπορούσε να αποκαλύψει λεπτομέρειες της κοσμικής «διελκυστίνδας» και, με τη σειρά του, πώς η σκοτεινή ενέργεια και η σκοτεινή ύλη συνδυάζονται για να σχηματίσουν το σύμπαν.
Σχετίζεται με: Ένα πάλσαρ εκπλήσσει τους αστρονόμους με ακτίνες γάμμα που σπάνε ρεκόρ
«Με τη Rubin, θα τα έχουμε όλα», είπε ο Andrés Alejandro Plazas Malagon, επιστήμονας της Rubin. είπε σε δήλωσή του. «Θα μετρήσουμε τις ιδιότητες ενός πολύ μεγαλύτερου αριθμού γαλαξιών από ό,τι έχουμε τώρα, κάτι που θα μας δώσει τη στατιστική ισχύ να χρησιμοποιήσουμε ασθενή φακό για να χαρτογραφήσουμε την κατανομή της σκοτεινής ύλης και να μελετήσουμε πώς εξελίσσεται η σκοτεινή ενέργεια με την πάροδο του χρόνου».
Πώς μπορεί ο Robin να λάμψει φως στο σκοτεινό σύμπαν
Η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια αποτελούν πρόκληση για τους ερευνητές να μελετήσουν, επειδή παρόλο που αντιπροσωπεύουν το 95% της συνολικής ενέργειας και περιεκτικότητας σε ύλη του σύμπαντος (η σκοτεινή ύλη αντιπροσωπεύει το 27% και η σκοτεινή ενέργεια το 68%), είναι ουσιαστικά αόρατες σε εμάς. Σημαίνει πράγματα που συνθέτουν αστέριαΟι πλανήτες και τα πάντα γύρω μας σε καθημερινή βάση (συμπεριλαμβανομένων των σωμάτων μας) αντιπροσωπεύουν μόνο το 5% του περιεχομένου του σύμπαντος.
Ο λόγος που η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να δει είναι ότι δεν αλληλεπιδρά με το φως. Επομένως, μπορεί να συναχθεί μόνο από τις επιδράσεις της βαρύτητας στο φως και τη «συνηθισμένη» ύλη που μπορούμε πραγματικά να δούμε. Στην πραγματικότητα, αυτά τα βαρυτικά φαινόμενα κυριολεκτικά βοηθούν στη συγκράτηση των περιεχομένων των γαλαξιών καθώς περιστρέφονται, μια ανακάλυψη που έγινε από έναν Αμερικανό αστρονόμο. Vera C. Rubin, που έδωσε το όνομά του σε αυτό το νέο επαναστατικό παρατηρητήριο. Ενώ η σκοτεινή ύλη ενώνει εσωτερικά τους γαλαξίες, αυτοί οι ίδιοι γαλαξίες συγκεντρώνονται επίσης μαζί, πράγμα που σημαίνει ότι η ύλη απλώνεται σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα, διατηρώντας τη δομή του σύμπαντος ισχυρή.
Η σκοτεινή ενέργεια δρα επίσης σε μεγαλύτερη κλίμακα, επιταχύνοντας τη διαστολή του σύμπαντος, ωθώντας τους γαλαξίες μακριά ο ένας από τον άλλο γρηγορότερα (και πιο γρήγορα) καθώς αλληλεπιδρούν με τον ίδιο τον ιστό του σύμπαντος. τόπο και χρόνο.
«Μπορείτε να σκεφτείτε τη σκοτεινή ύλη σαν να προσπαθεί να οικοδομήσει κοσμικές δομές, ενώ η σκοτεινή ενέργεια προσπαθεί στην πραγματικότητα να τις χαλαρώσει και να τις απωθήσει», είπε ο Plazas-Malagon.
Η δράση της σκοτεινής ενέργειας περιγράφεται από μια κοσμολογική σταθερά, αλλά αυτή έχει περιγραφεί ως «η χειρότερη θεωρητική πρόβλεψη στην ιστορία της φυσικής» από ορισμένους επιστήμονες, κάτι που επίσης δεν είναι υπερβολή. Η σταθερά, όπως προβλέπεται από την κβαντική θεωρία πεδίου και που υπολογίζει όλα τα σωματίδια στο σύμπαν, είναι μεγαλύτερη από την τιμή που μετρήθηκε από τους αστρονόμους που κάνουν παρατηρήσεις του σύμπαντος — κατά 120 τάξεις μεγέθους.
Αυτό ισοδυναμεί με τη μέτρηση μιας σακούλας ζάχαρης και τη διαπίστωση ότι ζυγίζει 1 λίβρα, ενώ αναμένετε ότι ο αριθμός των μεμονωμένων κόκκων ζάχαρης που δημιουργήσατε θα ζυγίζει 10^120 λίβρες (1 ακολουθούμενο από 120 μηδενικά).
Ο Rubin θα μπορούσε να βοηθήσει στον προσδιορισμό μιας ακριβούς τιμής για την κοσμολογική σταθερά χαρτογραφώντας καλύτερα τον εκτεταμένο αόρατο κοσμικό ιστό της σκοτεινής ύλης του σύμπαντος χρησιμοποιώντας ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός, το οποίο προβλέφθηκε για πρώτη φορά από Albert Einstein Στη θεωρία του το 1915 για Γενική σχετικότητα,
Η γενική σχετικότητα υποδηλώνει ότι τα αντικείμενα με μάζα έχουν μια «παραμορφωτική» επίδραση στον ιστό του σύμπαντος. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο πιο ακραίο είναι το πλαστό. Αυτή η παραμόρφωση του χωροχρόνου είναι κατανοητή βαρύτητα Προκύπτει.
Όταν το φως περνά μέσα από ένα από αυτά τα στημονιά ή «γρατσουνίζει» στο χωροχρόνο, η διαδρομή του γίνεται καμπύλη. Αυτό σημαίνει ότι όταν ένα αντικείμενο με μεγάλη μάζα πέσει ανάμεσά τους Γη Ως μακρινή πηγή φωτός, το φως από αυτήν την πηγή φόντου μπορεί να πάρει μονοπάτια γύρω από το παρεμβαλλόμενο αντικείμενο που είναι καμπυλωμένα σε διαφορετικά άκρα ανάλογα με το πόσο κοντά βρίσκονται στο ίδιο το αντικείμενο παρεμβολής. Μερικές φορές, αυτά τα μονοπάτια κάνουν την πηγή φωτός να φαίνεται μεγεθυμένη από το πλεονέκτημά μας στη Γη. Το φαινόμενο είναι γνωστό ως “Βαρυτικός φακός“.
Η σκοτεινή ύλη έχει επίσης μάζα. Έτσι, συμμετέχει σε αυτή την κάμψη του φωτός παρόλο που η μυστηριώδης μορφή της ύλης δεν αλληλεπιδρά με το φως. Αυτό το φαινόμενο έχει χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί ότι οι περισσότεροι γαλαξίες περιβάλλονται από ένα φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης.
Σε ακραίες περιπτώσεις που ονομάζονται “ισχυρός φακός”, η επίδραση του καμπυλωμένου χωροχρόνου μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση αντικειμένων πολλές φορές στην ίδια εικόνα ή να κάνει ένα αντικείμενο φόντου να φαίνεται κηλιδωμένο ή παραμορφωμένο. Αυτό μπορεί να ενισχύσει αυτό το φως, επιτρέποντας να φαίνονται μακρινά και αμυδρά αντικείμενα. Ωστόσο, υπάρχουν πιο λεπτές περιπτώσεις Βαρυτικός φακός Ονομάζεται «αδύναμος φακός» και είναι χρήσιμος από μόνος του.
«Αν ένας δυνατός φακός είναι σαν να κοιτάζεις μέσα από το κάτω μέρος ενός ποτηριού κρασιού, ένας αδύναμος φακός είναι σαν να κοιτάζεις μέσα από ένα μεγάλο, πολύ διακριτικά παραμορφωμένο παράθυρο», Theo Schott, Ph.D., στο Πανεπιστήμιο Stanford. Ο υποψήφιος είπε στη δήλωση.
Αδύναμος φακός μπορεί να συμβεί όχι μόνο στις άκρες των ισχυρών φαινομένων φακού που δημιουργούνται από ένα τεράστιο αντικείμενο (όπως ένας γαλαξίας ή ένα αστρικό σμήνος), αλλά και ως αποτέλεσμα του μεγάλης κλίμακας κοσμικού ιστού της σκοτεινής ύλης που πιστεύεται ότι διαπερνά το σύμπαν. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα λεπτές παραμορφώσεις σε μακρινούς γαλαξίες που είναι συνήθως πολύ μικρές για να φαίνονται μόνοι τους, αλλά είναι υπολογίσιμες όταν λαμβάνεται υπόψη το σωρευτικό φαινόμενο παραμόρφωσης σε πολλούς γαλαξίες ταυτόχρονα.
Αυτό σημαίνει τελικά αδύναμο φακό λόγω του ιστού της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν, το οποίο απαιτεί ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων γαλαξιών και μια άποψη της συλλογικής παραμόρφωσης στον ουρανό.
Και εδώ θα μπει ο Ρόμπιν.
Μέσα από το τεράστιο οπτικό πεδίο που παρέχει το τηλεσκόπιο 8,4 μέτρων που είναι εξοπλισμένο με τη μεγαλύτερη ψηφιακή κάμερα στον κόσμο, το παρατηρητήριο θα είναι σε θέση να οπτικοποιήσει τεράστια κομμάτια ουρανού και να συλλέξει δεδομένα για δισεκατομμύρια γαλαξίες και τα σχήματά τους. Στην πραγματικότητα, ο Ρούμπιν θα μπορούσε να είναι τόσο ισχυρός που έχει τη δυνατότητα να προτείνει στοιχεία ότι η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι καθόλου τα κατάλληλα συστατικά του σύμπαντος — και ότι μπορεί να χρειαστεί μια τροποποιημένη θεωρία της βαρύτητας για να εξηγήσει το σύμπαν στο οποίο ζούμε . Βλέπουμε γύρω μας.
«Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια έννοια που ταιριάζει στη θεωρία της βαρύτητας που είναι αποδεκτή στη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, αλλά οι Rubin και LSST θα μας επιτρέψουν επίσης να εξερευνήσουμε εναλλακτικές σε αυτό, κάτι που είναι επίσης απίστευτα συναρπαστικό», κατέληξε η Plaza-Malagon.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”