Nowe, przełomowe obserwatorium, które stworzy najdokładniejszą w historii mapę Wszechświata, mogłoby rozwiązać dwie z najbardziej palących tajemnic nauki: naturę ciemnej energii i ciemnej materii. Razem te składniki tworzą tak zwany ciemny wszechświat.
the Obserwatorium Very C. Rubin Sonda, która jest obecnie opracowywana na szczycie El Peñón na chilijskiej górze Cerro Pachón, ma rozpocząć działalność w 2025 r. Kiedy to nastąpi, Rubin przeprowadzi Legacy Survey of Space and Time (LSST), obserwując co kilka dni całe południowe widoczne niebo. to ponad 10 lat. Każdej nocy wykona do 1000 zdjęć nieba, dając naukowcom nowy, ekscytujący widok nieba. Wszechświat I wgląd w to, jak będzie się rozwijać.
Kiedy to zrobi, szerokie pole widzenia Robina odkryje, jak sieć… Ciemna materia Zniekształca obrazy odległych galaktyk, co pozwoli naukowcom lepiej odwzorować tajemniczą materię. Ponieważ ta rozległa kosmiczna sieć zdaje się przyciągać galaktyki do siebie Ciemna energia Rozdzielenie ich może ujawnić szczegóły kosmicznego „przeciągania liny”, a co za tym idzie, tego, jak ciemna energia i ciemna materia splatają się, tworząc wszechświat.
Powiązany: Pulsar zaskakuje astronomów rekordowymi promieniami gamma
„Dzięki Rubinowi będziemy mieli to wszystko” – powiedział Andrés Alejandro Plazas Malagon, naukowiec operacyjny Rubina. – stwierdził w oświadczeniu. „Będziemy mierzyć właściwości znacznie większej liczby galaktyk niż obecnie, co da nam moc statystyczną do wykorzystania słabego soczewkowania do mapowania rozkładu ciemnej materii i badania ewolucji ciemnej energii w czasie”.
Jak Robin może rozświetlić ciemny wszechświat
Ciemna materia i ciemna energia stanowią wyzwanie badawcze dla badaczy, ponieważ chociaż odpowiadają za 95% całkowitej energii i materii zawartej we Wszechświecie (ciemna materia stanowi 27%, a ciemna energia 68%), są w zasadzie niewidoczne do nas. Oznacza rzeczy, które się składają gwiazdyPlanety i wszystko, co nas na co dzień otacza (łącznie z naszymi ciałami) stanowi zaledwie 5% zawartości wszechświata.
Powodem, dla którego ciemnej materii nie można zobaczyć, jest to, że nie oddziałuje ona ze światłem. Można zatem wywnioskować jedynie na podstawie wpływu grawitacji na światło i „zwykłą” materię, którą faktycznie widzimy. W rzeczywistości te efekty grawitacyjne dosłownie pomagają utrzymać razem zawartość galaktyk podczas ich rotacji, co jest odkryciem dokonanym przez amerykańskiego astronoma. Vera C. Rubin, od którego wzięła się nazwa tego nowego, rewolucyjnego obserwatorium. Podczas gdy ciemna materia łączy galaktyki wewnętrznie, te same galaktyki również gromadzą się razem, co oznacza, że materia jest rozproszona na znacznie większą skalę, utrzymując silną strukturę Wszechświata.
Ciemna energia działa również na większą skalę, przyspieszając ekspansję wszechświata, odpychając galaktyki od siebie szybciej (i szybciej), gdy wchodzą w interakcję z samą tkanką wszechświata. miejsce i czas.
„Można myśleć o ciemnej materii jako o próbie budowania kosmicznych struktur, podczas gdy ciemna energia w rzeczywistości próbuje je rozluźnić i odepchnąć” – mówi Plaza-Malagon.
Działanie ciemnej energii opisano stałą kosmologiczną, ale niektórzy naukowcy określili to jako „najgorsze przewidywanie teoretyczne w historii fizyki”, co też nie jest przesadą. Stała ta, jak przewiduje kwantowa teoria pola i uwzględnia wszystkie cząstki we wszechświecie, jest większa od wartości zmierzonej przez astronomów prowadzących obserwacje wszechświata — o 120 rzędów wielkości.
Jest to równoznaczne z zmierzeniem worka cukru i stwierdzeniem, że waży on 1 funt, przy założeniu, że liczba utworzonych przez Ciebie ziaren cukru będzie ważyła 10^120 funtów (1 i 120 zer).
Rubin mógłby pomóc w określeniu dokładnej wartości stałej kosmologicznej poprzez lepsze mapowanie rozszerzonej, niewidzialnej kosmicznej sieci ciemnej materii Wszechświata za pomocą zjawiska zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym, które po raz pierwszy przewidział Alberta Einsteina W swojej teorii z 1915 r Ogólna teoria względności,
Ogólna teoria względności sugeruje, że obiekty posiadające masę mają „zniekształcający” wpływ na strukturę wszechświata. Im większa masa, tym bardziej ekstremalna podróbka. To zniekształcenie czasoprzestrzeni jest zrozumiałe powaga Powstaje.
Kiedy światło przechodzi przez jedno z tych wypaczeń lub „zarysowań” w czasoprzestrzeni, jego droga staje się zakrzywiona. Oznacza to, że gdy pomiędzy nimi wpadnie obiekt o dużej masie Grunt Jako odległe źródło światła, światło z tego źródła tła może podążać ścieżkami wokół zakłócającego obiektu, które są zakrzywione na różnych końcach, w zależności od tego, jak blisko samego obiektu zakłócającego. Czasami ścieżki te powodują, że źródło światła z naszego punktu obserwacyjnego na Ziemi wydaje się powiększone. Zjawisko to znane jest jako „Soczewka grawitacyjna„.
Ciemna materia również ma masę; Bierze zatem udział w tym zakrzywianiu światła, chociaż tajemnicza forma materii nie oddziałuje ze światłem. Efekt ten wykorzystano do ustalenia, że większość galaktyk jest otoczona halo ciemnej materii.
W skrajnych przypadkach, nazywanych „silnym soczewkowaniem”, efekt zakrzywionej czasoprzestrzeni może powodować wielokrotne pojawianie się obiektów na tym samym obrazie lub sprawiać, że obiekt tła będzie wyglądał na rozmazany lub zniekształcony. Może to wzmocnić to światło, umożliwiając dostrzeżenie odległych i słabych obiektów. Istnieją jednak bardziej subtelne przypadki Soczewka grawitacyjna Nazywa się to „słabą soczewką” i jest przydatne samo w sobie.
„Jeśli mocna soczewka przypomina patrzenie przez dno kieliszka do wina, słaba soczewka przypomina patrzenie przez duże, bardzo subtelnie zniekształcone okno” – dr Theo Schott z Uniwersytetu Stanforda. Kandydat oświadczył w oświadczeniu.
Słabe soczewkowanie może wystąpić nie tylko na krawędziach silnych efektów soczewkujących generowanych przez masywny obiekt (taki jak galaktyka lub gromada gwiazd), ale także w wyniku wielkoskalowej kosmicznej sieci ciemnej materii, która, jak się uważa, przenika wszechświat. Powoduje to subtelne zniekształcenia w odległych galaktykach, które są zwykle zbyt małe, aby można je było zobaczyć osobno, ale można je obliczyć, biorąc pod uwagę skumulowany efekt zniekształcenia w wielu galaktykach jednocześnie.
Ostatecznie oznacza to słabe soczewkowanie ze względu na sieć ciemnej materii we wszechświecie, co wymaga dużego zestawu danych o galaktykach i widoku zbiorczych zniekształceń na niebie.
I tu wkracza Robin.
Dzięki ogromnemu polu widzenia, jakie zapewnia 8,4-metrowy teleskop wyposażony w największy aparat cyfrowy na świecie, obserwatorium będzie mogło wizualizować ogromne fragmenty nieba oraz gromadzić dane o miliardach galaktyk i ich kształtach. W rzeczywistości Rubin może być tak potężny, że może zasugerować dowody na to, że ciemna materia i ciemna energia w ogóle nie są właściwymi składnikami Wszechświata – i że do wyjaśnienia wszechświata, w którym żyjemy, może być potrzebna zmodyfikowana teoria grawitacji . Widzimy wokół siebie.
„Ciemna energia to koncepcja, która wpisuje się w teorię grawitacji przyjętą w ramach ogólnej teorii względności Einsteina, ale Rubin i LSST pozwolą nam również zbadać alternatywy dla niej, co również jest niezwykle ekscytujące” – stwierdził Plaza-Malagon.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Zaginiony satelita odnaleziony po 25 latach spędzonych w kosmosie
Pierwsza połowa snu jest konieczna, aby zresetować mózg
Chińska misja księżycowa: odkrywanie tajemnic niewidocznej strony księżyców