מחקר סופרנובה מראה שאנרגיה אפלה עשויה להיות מסובכת יותר ממה שחשבנו

ממה בנוי היקום? שאלה זו הניעה אסטרונומים במשך מאות שנים.

במשך רבע המאה האחרונה, מדענים האמינו בדברים "נורמליים" כמו אטומים ומולקולות שמרכיבים אותך, אותי, כדור הארץ, וכמעט כל מה שאנו יכולים לראות מהווה רק 5 אחוז מהיקום. עוד 25 אחוזים הם "חומר אפל", חומר לא ידוע שאיננו יכולים לראות אך שאנו יכולים לזהות באמצעות האופן שבו הוא משפיע על חומר רגיל באמצעות כוח הכבידה.

70 האחוזים הנותרים מהקוסמוס עשויים מ"אנרגיה אפלה". התגלתה ב-1998, זוהי צורה לא ידועה של אנרגיה שמניחים שהיא גורמת ליקום להתרחב בקצב הולך וגובר.

In מחקר חדש, יתפרסם בקרוב ב- כתב עת אסטרונומי, עמיתיי ואני מדדנו את תכונות האנרגיה האפלה בפירוט רב יותר מאי פעם. התוצאות שלנו מראות שזו יכולה להיות אנרגיית ואקום היפותטית שהוצעה לראשונה על ידי איינשטיין - או שהיא עשויה להיות משהו מוזר ומסובך יותר שמשתנה עם הזמן.

מהי אנרגיה אפלה?

כאשר איינשטיין פיתח את תורת היחסות הכללית לפני יותר ממאה שנה, הוא הבין שהמשוואות שלו הראו שהיקום צריך להתפשט או להתכווץ. זה נראה לו שגוי, אז הוא הוסיף "קבוע קוסמולוגי" - סוג של אנרגיה הטבועה בחלל הריק - כדי לאזן את כוח הכבידה ולשמור על סטטי של היקום.

מאוחר יותר, כאשר עבודתם של הנרייטה סוואן לאוויט ואדווין האבל הראתה שהיקום אכן מתרחב, איינשטיין סילק את הקבוע הקוסמולוגי, וכינה אותו "הטעות הגדולה ביותר שלו".

עם זאת, ב-1998, שני צוותי חוקרים גילו שהתפשטות היקום למעשה מואצת. זה מרמז שמשהו די דומה לקבוע הקוסמולוגי של איינשטיין עשוי להתקיים בכל זאת - משהו שאנו מכנים כיום אנרגיה אפלה.

מאז המדידות הראשוניות הללו, השתמשנו בסופרנובות ובבדיקות אחרות כדי למדוד את טבען אנרגיה שחורה. עד כה, תוצאות אלו הראו שצפיפות האנרגיה האפלה ביקום נראית קבועה.

משמעות הדבר היא שעוצמתה של האנרגיה האפלה נשארת זהה, גם כשהיקום גדל - נראה שהיא לא מתפשטת דק יותר ככל שהיקום גדל. אנחנו מודדים את זה עם מספר שנקרא w. הקבוע הקוסמולוגי של איינשטיין נקבע למעשה w עד -1, ותצפיות קודמות העלו שזה היה נכון בערך.

כוכבים מתפוצצים כמקלות מדידה קוסמיים

איך מודדים מה יש ביקום וכמה מהר הוא גדל? אין לנו סרט מדידות או מאזניים ענקיים, אז במקום זאת אנו משתמשים ב"נרות סטנדרטיים": חפצים ב שטח שאנו מכירים את הבהירות שלו.

תאר לעצמך שזה לילה, ואתה עומד על דרך ארוכה עם כמה עמודי תאורה. לכל העמודים הללו יש את אותה נורה, אך הקטבים הרחוקים יותר קלושים יותר מהסמוכים.

הסיבה לכך היא שהאור דוהה באופן פרופורציונלי למרחק. אם אנו יודעים את כוחה של הנורה ויכולים למדוד את מידת הבהירות של הנורה, נוכל לחשב את המרחק אל עמוד האור.

עבור אסטרונומים, נורה קוסמית נפוצה היא סוג של כוכב מתפוצץ הנקרא סופרנובה מסוג Ia. אלו הם כוכבי ננס לבנים שלעתים קרובות יונקים חומר מכוכב שכן וגדלים עד שהם מגיעים לפי 1.44 ממסת השמש שלנו, ואז הם מתפוצצים. על ידי מדידת המהירות בה הפיצוץ דועך, אנו יכולים לקבוע כמה בהיר הוא היה ומכאן כמה רחוק מאיתנו.

סקר האנרגיה האפלה

השמיים סקר אנרגיה אפלה הוא המאמץ הגדול ביותר עד כה למדידת אנרגיה אפלה. יותר מ-400 מדענים ברחבי יבשות מרובות עובדים יחד במשך כמעט עשור כדי לצפות שוב ושוב בחלקים מהשמיים הדרומיים.

תצפיות חוזרות ונשנות מאפשרות לנו לחפש שינויים, כמו כוכבים מתפוצצים חדשים. ככל שתתבונן בתדירות גבוהה יותר, כך תוכל למדוד את השינויים הללו בצורה טובה יותר, וככל שהשטח שאתה מחפש גדול יותר, כך תוכל למצוא יותר סופרנובות.

התוצאות הראשונות המצביעות על קיומה של אנרגיה אפלה השתמשו רק בכמה עשרות סופרנובות. התוצאות האחרונות של סקר האנרגיה האפלה משתמשות בכ-1,500 כוכבים מתפוצצים, מה שמעניק דיוק הרבה יותר.

באמצעות מצלמה שנבנתה במיוחד שהותקנה על טלסקופ בלנקו באורך 4 מטר במצפה הכוכבים הבין-אמריקאי סרו-טולולו בצ'ילה, הסקר מצא אלפי סופרנובות מסוגים שונים. כדי להבין אילו מהם היו מסוג Ia (הסוג שאנו צריכים למדידת מרחקים), השתמשנו בטלסקופ אנגלו האוסטרלי באורך 4 מטרים במצפה הכוכבים Siding Spring בניו סאות' ויילס.

הטלסקופ האוסטרלי אנגלו ערך מדידות ששברו את צבעי האור מהסופרנובות. זה מאפשר לנו לראות "טביעת אצבע" של האלמנטים הבודדים בפיצוץ.

לסופרנובות מסוג Ia יש כמה תכונות ייחודיות, כמו ללא מימן וסיליקון. ועם מספיק סופרנובות, למידת מכונה אפשרה לנו לסווג אלפי סופרנובות ביעילות.

יותר מסובך מהקבוע הקוסמולוגי

לבסוף, לאחר יותר מעשור של עבודה ולימוד של כ-1,500 סופרנובות מסוג Ia, סקר האנרגיה האפלה הפיק מדידה טובה חדשה של w. מצאנו w = -0.80 ± 0.18, אז זה איפשהו בין -0.62 ל -0.98.

זו תוצאה מאוד מעניינת. זה קרוב ל-1, אבל לא בדיוק שם. כדי להיות הקבוע הקוסמולוגי, או האנרגיה של החלל הריק, זה יצטרך להיות בדיוק -1.

איפה זה משאיר אותנו? עם הרעיון שאולי יהיה צורך במודל מורכב יותר של אנרגיה אפלה, אולי כזה שבו האנרגיה המסתורית הזו השתנתה במהלך חיי היקום.

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

קרדיט תמונה: שרידי סופרנובה מסוג Ia - מעין כוכב מתפוצץ המשמש למדידת מרחקים ביקום. נאס"א / CXC / U.Texas, CC BY

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2024/01/12/supernova-study-shows-dark-energy-may-be-more-complicated-than-we-thought/