Tilbage i november offentliggjorde et team af forskere fra Swinburne University of Technology og University of Cambridge nogle meget interessante fund om en galakse, der ligger omkring 8 milliarder lysår væk. Ved hjælp af La Silla Observatory's Very Large Telescope (VLT) undersøgte de lyset fra det supermassive sorte hul (SMBH) i dets centrum.
Dermed var de i stand til at bestemme, at den elektromagnetiske energi, der kom fra denne fjerne galakse, var den samme, som vi observerer her i Mælkevejen. Dette viste, at en grundlæggende kraft af universet (elektromagnetisme) er konstant over tid. Og mandag den 4. december fulgte ESO op på dette historiske fund ved at frigive farvespektret aflæsninger i denne fjerne galakse - kendt som HE 0940-1050.
For at sammenfatte har de fleste store galakser i universet SMBH'er i deres centrum. Disse enorme sorte huller er kendt for at forbruge det stof, der kredser rundt omkring dem, og udvise enorme mængder radio, mikrobølgeovn, infrarød, optisk, ultraviolet (UV), røntgenstråle og gammastråle-energi i processen. På grund af dette er de nogle af de lyseste objekter i det kendte univers og er synlige endda fra milliarder af lysår væk.
Men på grund af deres afstand, skal energien, som de udsender, passere gennem det intergalaktiske medium, hvor det kommer i kontakt med en utrolig mængde stof. Mens det meste af dette består af brint og helium, er der spormængder af andre elementer også. Disse absorberer meget af det lys, der bevæger sig mellem fjerne galakser og os, og de absorptionslinjer, dette skaber, kan fortælle os meget om de slags elementer, der er derude.
Samtidig kan det at studere absorptionslinier produceret af lys, der passerer gennem rummet, fortælle os, hvor meget lys der blev fjernet fra det originale kvasarspektrum. Ved hjælp af Ultraviolet og Visual Echelle Spectrograph (UVES) -instrumentet ombord på VLT var Swinburne- og Cambridge-teamet i stand til at gøre netop det, og snek således en top ved "fingeraftryk fra det tidlige univers".
Hvad de fandt, var, at energien fra HE 0940-1050 var meget lig den, der blev observeret i Mælkevejen. Grundlæggende opnåede de bevis for, at elektromagnetisk energi er konsistent over tid, noget, som tidligere var et mysterium for forskere. Som det fremgår af deres undersøgelse, der blev offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society:
”Standardmodellen for partikelfysik er ufuldstændig, fordi den ikke kan forklare værdierne for grundlæggende konstanter eller forudsige deres afhængighed af parametre som tid og rum. Uden en teori, der er i stand til korrekt at forklare disse tal, kan deres konstans kun efterforskes ved at måle dem forskellige steder, tidspunkter og betingelser. Desuden påkalder mange teorier, der forsøger at forene tyngdekraft med de andre tre naturkræfter, grundlæggende konstanter, der er forskellige.“
Da det er 8 milliarder lysår væk, og dets stærke mellemliggende metalabsorptionslinjesystem, idet det elektromagnetiske spektrum sættes ud af HE 0940-1050 centrale quasar - for ikke at nævne evnen til at korrigere for alt det lys, der blev absorberet af det mellemliggende intergalaktiske medium - gav en unik mulighed for præcist at måle, hvordan denne grundlæggende kraft kan variere over en meget lang periode.
Dertil kommer, at de spektrale oplysninger, de fik, var af den højeste kvalitet, der nogensinde er observeret fra en kvasar. Som de yderligere anførte i deres undersøgelse:
”Den største systematiske fejl i alle (men én) tidligere lignende målinger, inklusive de store prøver, var langdistanceforvrængninger i bølgelængdekalibreringen. Disse vil tilføje en systematisk fejl på? 2 ppm til vores måling og op til? 10 ppm til andre målinger ved hjælp af Mg- og Fe-overgange. ”
Imidlertid korrigerede holdet for dette ved at sammenligne UVES-spektre med velkalibrerede spektre opnået fra den høje nøjagtighed Radialhastighed Planet Searcher (HARPS) - som også er placeret ved La Silla-observatoriet. Ved at kombinere disse aflæsninger blev de efterladt med en resterende systematisk usikkerhed på kun 0,59 ppm, den laveste fejlmargin fra enhver spektrografisk undersøgelse til dato.
Dette er spændende nyheder, og af flere grunde til det. På den ene side giver præcise målinger af fjerne galakser os mulighed for at teste nogle af de mest vanskelige aspekter af vores nuværende kosmologiske modeller. På den anden side er det en stor fund at bestemme, at elektromagnetisme opfører sig på en ensartet måde over tid, stort set fordi den er ansvarlig for så meget af det, der foregår i vores daglige liv.
Men måske vigtigst af alt er det iboende at finde ud af hvordan den - såvel som en svag og stærk atomkraft - forenes med tyngdekraften at forstå, hvordan en grundlæggende kraft som elektromagnetisme opfører sig på tværs af tid og rum. Dette har også været en optagelse af videnskabsmænd, der stadig er med tab når det kommer til at forklare, hvordan lovene om partiklers interaktion (dvs. kvanteteori) forenes med forklaringer på, hvordan tyngdekraften fungerer (dvs. generel relativitet).
Ved at finde målinger af, hvordan disse kræfter fungerer, som ikke varierer, kan det hjælpe med at skabe en fungerende Grand Unifying Theory (GUT). Et skridt nærmere til virkelig at forstå, hvordan universet fungerer!
