Billedkredit: Hubble
Astronomer har studeret lyset fra 11 nye supernovaer for at hjælpe med at validere beviset for, at en slags ”mørk energi” fremskynder universet fra hinanden. Ved at måle deres relative lysstyrke kan de beregne, hvor fjerne type Ia-supernovaer er. Disse seneste data blev indsamlet af et internationalt team af astronomer, der brugte jordteleskoper til at levere opfølgende mål for Hubble-rumteleskopet. En ny satellit er planlagt, kaldet SuperNova / Acceleration Probe, som vil være i stand til at opdage tusinder af supernova og spore deres eksplosioner præcist.
Et unikt sæt med 11 fjerne type Ia-supernovaer studeret med Hubble-rumteleskopet kaster nyt lys over mørk energi, ifølge de seneste fund fra Supernova Cosmology Project (SCP), der for nylig blev sendt på http://www.arxiv.org/abs / astro-ph / 0309368 og snart vises i Astrophysical Journal.
Lyskurver og spektre fra de 11 fjerne supernovaer udgør ”et slående smukt datasæt, det største sådanne sæt, der kun er samlet ind fra rummet,” siger Saul Perlmutter, en astrofysiker ved Lawrence Berkeley National Laboratory og leder af SCP. SCP er et internationalt samarbejde mellem forskere fra De Forenede Stater, Sverige, Frankrig, Det Forenede Kongerige, Chile, Japan og Spanien.
Type Ia-supernovaer er blandt astronomiens bedste ”standardlys”, så ens at deres lysstyrke giver et pålideligt mål for deres afstand, og så lyse, at de er synlige milliarder af lysår væk.
Den nye undersøgelse forstærker den bemærkelsesværdige opdagelse, der blev annonceret af Supernova Cosmology Project tidligt i 1998, at udvidelsen af universet accelererer på grund af en mystisk energi, der gennemsyrer hele rummet. Denne konstatering var baseret på data fra over tre dusin Type Ia supernovaer, alle undtagen en af dem observeret fra jorden. En konkurrerende gruppe, High-Z Supernova Search Team, annoncerede uafhængigt slående konsistente resultater, baseret på yderligere 14 supernovaer, også overvejende observeret fra jorden.
Fordi Hubble-rumteleskopet (HST) ikke er påvirket af atmosfæren, er dets billeder af supernovaer meget skarpere og stærkere og giver meget bedre målinger af lysstyrke end muligt fra jorden. Robert A. Knop, assisterende professor i fysik og astronomi ved Vanderbilt University i Nashville, Tenn., Ledede Supernova Cosmology Project's dataanalyse af de 11 supernovaer, der blev undersøgt med HST, og medforfatter til Astrophysical Journal-rapporten med de 47 andre medlemmer af SCP.
”HST-dataene giver også en stærk test af udryddelse af værtsgalakse,” siger Knop og henviser til bekymring for, at målinger af supernovaes ægte lysstyrke kunne smides af støv i fjerne galakser, som kan absorbere og sprede deres lys. Men støv ville også gøre en supernovas lys rødere, ligesom vores sol ser rødere ved solnedgang på grund af støv i atmosfæren. Fordi dataene fra rummet ikke viser nogen afvigende rødme med afstand, siger Knop, overholder supernovaerne "testen med flyvende farver."
”At begrænse sådanne usikkerheder er afgørende for at bruge supernovaer? eller andre astronomiske observationer? at udforske universets natur, ”siger Ariel Goobar, medlem af SCP og professor i partikelastrofysik ved Stockholms Universitet i Sverige. Udryddelsestesten, siger Goobar, "eliminerer enhver bekymring for, at almindeligt vært-galakstøv kunne være en kilde til bias for disse kosmologiske resultater ved høje rødskift." (Se Hvad er Host-Galaxy Extinction?)
Udtrykket for den mystiske ”frastødende tyngdekraft”, der får universet til at udvide sig stadig hurtigere, er mørk energi. De nye data er i stand til at give meget strammere skøn over den relative tæthed af stof og mørk energi i universet: under ligefremme antagelser er 25 procent af universets sammensætning stof af alle typer, og 75 procent er mørk energi. Derudover giver de nye data et mere præcist mål for den "fjedrende" af den mørke energi, det tryk, det lægger på universets udvidelse pr. Tæthedsenhed.
Blandt de mange forsøg på at forklare arten af mørk energi tillades nogle af disse nye målinger? inklusive den kosmologiske konstant oprindeligt foreslået af Albert Einstein? men andre er udelukket, herunder nogle af de enkleste modeller for teorier, der er kendt som quintessence. (Se Hvad er mørk energi?)
Supernovaer med høj rødskift er det bedste enkeltværktøj til at måle egenskaberne ved mørk energi? og til sidst bestemme, hvad mørk energi er. Som supernova-undersøgelser med HST demonstrerer, er det bedste sted at studere supernovaer med høj rødskift med et teleskop i rummet, der ikke påvirkes af atmosfæren.
Ikke desto mindre "for at gøre det bedst muligt at bruge et teleskop i rummet, er det vigtigt at gøre det bedst muligt at bruge de fineste teleskoper på jorden," siger SCP-medlem Chris Lidman fra European Southern Observatory.
For supernovaerne i den nuværende undersøgelse opfandt SCP-teamet en strategi, hvor Hubble-rumteleskopet hurtigt kunne reagere på opdagelser, der blev gjort fra jorden, på trods af behovet for at planlægge HST-tid længe i forvejen. I samarbejde implementerede SCP og Space Telescope Science Institute strategien med suveræn virkning.
Den nuværende undersøgelse, der er baseret på HST-observationer af 11 supernovaer, peger vejen mod den næste generation af supernova-forskning: fremover vil SuperNova / Acceleration Probe eller SNAP-satellit opdage tusinder af Type Ia-supernovaer og måle deres spektre og deres lyskurver fra de tidligste øjeblikke gennem maksimal lysstyrke, indtil deres lys er død væk.
SCPs Perlmutter leder nu en international gruppe af samarbejdspartnere baseret på Berkeley Lab, der udvikler SNAP med støtte fra U.S. Department of Energy's Office of Science. Det kan være, at den bedste kandidat til en korrekt teori om mørk energi vil blive identificeret kort efter, at SNAP begynder at fungere. Som et resultat åbnes en verden af ny fysik.
"Nye begrænsninger på omega-m, omega-lambda og w fra et uafhængigt sæt af elleve højrødskiftesupernovaer observeret med HST," af Robert A. Knop og 47 andre (Supernova Cosmology Project), vises i det Astrofysiske Journal og er i øjeblikket tilgængelig online på http://www.arxiv.org/abs/astro-ph/0309368.
Berkeley Lab er et U.S. Department of Energy nationalt laboratorium beliggende i Berkeley, Californien. Det udfører uklassificeret videnskabelig forskning og administreres af University of California.
Original kilde: Berkeley News Release
