Основно число, което влияе върху цвета на светлината, излъчвана от атомите, както и всички химични взаимодействия, не се е променило за повече от 7 милиарда години, според наблюдения на екип от астрономи, които очертават еволюцията на галактиките и Вселената.
Резултатите се отчитат днес (понеделник, 18 април) на годишната среща на Американското физическо общество (APS) от астронома Джефри Нюман, сътрудник на Хъбъл в Националната лаборатория на Лорънс Беркли, представляващ DEEP2, сътрудничество, ръководено от Калифорнийския университет, Бъркли и UC Santa Cruz. Нюман представя данните и актуализация на проекта DEEP2 в 13:00. Пресконференция на EDT в хотел Marriott Waterside в Тампа, Флаг.
Константата на фината структура, една от шепа чисти числа, които заемат централна роля във физиката, се появява в почти всички уравнения, включващи електричество и магнетизъм, включително тези, описващи излъчването на електромагнитни вълни - светлина - от атоми. Въпреки фундаменталната си същност, обаче някои теоретици предполагат, че тя се променя фино с напредването на Вселената, отразявайки промяна в привличането между атомното ядро и електроните, които бръмчат около него.
През последните няколко години група австралийски астрономи съобщава, че константата се е увеличила през целия живот на Вселената с около една част от 100 000, въз основа на нейните измервания на абсорбцията на светлина от далечни квазари, докато светлината преминава през галактики по-близо за нас. Други астрономи обаче не са открили такава промяна, използвайки същата техника.
Новите наблюдения от екипа за проучване на DEEP2 използват по-директен метод за осигуряване на независима мярка за константата и не показват промяна в една част на 30 000.
„Константата на фината структура определя силата на електромагнитната сила, която влияе върху това как атомите се държат заедно и нивата на енергия в един атом. На някакво ниво това помага да се определи мащабът на цялата обикновена материя, съставена от атоми “, казва Нюман. „Този нулев резултат означава, че теоретиците не трябва да намерят обяснение защо би се променил толкова много.“
Константата на фината структура, обозначена с гръцката буква алфа, представлява съотношение на други „константи“ на природата, които в някои теории могат да се променят през космическото време. Равен на квадрата на заряда на електрона, разделен на скоростта на светлинните времена константа на Планк, алфата би се променила, според една скорошна теория, само ако скоростта на светлината се променя с течение на времето. Някои теории за тъмната енергия или великото обединение, по-специално тези, които включват много допълнителни измерения отвъд четирите пространства и време, с които сме запознати, прогнозират постепенно развитие на константата на фината структура, каза Нюман.
DEEP2 е петгодишно проучване на галактики, отдалечени на повече от 7 до 8 милиарда светлинни години, чиято светлина е разтеглена или преместена до почти удвояване на нейната първоначална дължина на вълната чрез разширяването на Вселената. Въпреки че проектът за съвместна подкрепа, подкрепен от Националната научна фондация, не е проектиран да търси промяна в константата на фината структура, стана ясно, че подмножество от наблюдаваните досега 40 000 галактики ще служи на тази цел.
„В това гигантско проучване се оказва, че малка част от данните изглежда са идеални за отговор на въпроса, който Джеф задава“, казва главният изследовател на DEEP2 Марк Дейвис, професор по астрономия и физика в UC Berkeley. „Това проучване е наистина с общо предназначение и ще служи за милион употреби.“
Преди няколко години астрономът Джон Бахкол от Института за усъвършенствани изследвания посочи, че при търсенето на вариации в константата на фината структура измерването на емисионните линии от далечни галактики ще бъде по-директно и по-малко податливо на грешки от измерването на абсорбционните линии. Нюман бързо разбра, че галактиките DEEP2, съдържащи линии за емисии на кислород, са напълно подходящи за осигуряване на точна мярка за всяка промяна.
„Когато противоречивите резултати от това, че линиите на абсорбция започват да се показват, имах идеята, че тъй като имаме всички тези високи червени изместващи галактики, може би можем да направим нещо не с абсорбционни линии, а с емисионни линии в нашата проба“, казва Нюман. „Емисионните линии биха били много малко различни, ако константата на фината структура се промени.“
Данните на DEEP2 позволиха на Нюман и неговите колеги да измерват дължината на вълната на емисионните линии на йонизиран кислород (OIII, тоест кислород, който е загубил два електрона) с точност по-добра от 0,01 Angstroms от 5000 Angstroms. Angstrom, около ширината на водороден атом, е еквивалентен на 10 нанометра.
"Това е прецизност, надхвърлена само от хора, които се опитват да търсят планети", каза той, като се позовава на откриване на слаби колебания в звезди поради планети, които се дърпат върху звездата.
Екипът на DEEP2 сравнява дължините на вълните на две линии на емисия OIII за 300 отделни галактики на различни разстояния или червени измествания, вариращи от червено изместване от около 0,4 (преди около 4 милиарда години) до 0,8 (преди около 7 милиарда години). Измерената константа на фината структура не се различава от днешната стойност, която е приблизително 1/137. Също така не е наблюдавана тенденция към увеличаване или намаляване на стойността на алфа през този период от 4 милиарда години.
„Нашият нулев резултат не е най-прецизното измерване, но друг метод (гледайки линиите на абсорбция), който дава по-точни резултати, включва систематични грешки, които причиняват различни хора, използващи метода, да излязат с различни резултати“, казва Нюман.
Нюман също обяви на срещата на APS публичното публикуване на първия сезон на данните (2002 г.) от проучването DEEP2, което представлява 10 процента от 50 000 далечни галактики, които екипът се надява да проучи. DEEP2 използва спектрографа DEIMOS на телескопа Keck II на Хаваите, за да запише червено изместване, яркост и цветен спектър на тези далечни галактики, предимно за да сравнява групирането на галактики и сега. Изследването, което вече е над 80 процента, трябва да приключи наблюденията това лято, с пълното публикуване на данни до 2007 г.
„Това наистина е уникален набор от данни за ограничаване както на развитието на галактиките, така и на това как Вселената се е развила с течение на времето“, казва Нюман. „Проучването на Sloan Digital Sky провежда измервания до около червено изместване 0,2, като се поглежда назад през последните 2-3 милиарда години. Ние наистина започваме с червено изместване 0,7 и максимум при 0,8 или 0,9, което се равнява на преди 7-8 милиарда години, време, когато Вселената беше наполовина по-стара, отколкото днес.
Проучването също така завърши измервания, които биха могли да хвърлят светлина върху природата на тъмната енергия - мистериозна енергия, която прониква във Вселената и като че ли причинява разширяването на Вселената да се ускори. Екипът сега моделира различни теории за тъмната енергия, за да сравнява теоретичните прогнози с новите измервания на DEEP2.
Както го обясни Дейвис, количеството тъмна енергия, което сега се изчислява на 70 процента от цялата енергия във Вселената, определя еволюцията на галактиките и струпванията на галактики. Чрез преброяване на броя на малки групи и масивни струпвания на галактики в отдалечен обем от космоса като функция на тяхното червено изместване и маса, е възможно да се измери количеството, с което Вселената се е разширила до наши дни, което зависи от природата на тъмна енергия.
„По принцип броите клъстерите и питате:„ Има ли много, или няколко? “, Каза Дейвис. „Това е всичко, което представлява. Ако има много малко клъстери, това означава, че Вселената се разширява по доста начини. И ако има много клъстери, Вселената не се разшири толкова много. "
В момента Дейвис сравнява измерванията на DEEP2 с прогнозите на най-простата теория за тъмната енергия, но се надява да си сътрудничи с други теоретици, за да тества по-екзотични теории за тъмната енергия.
"Това, което те наистина се опитват да постигнат, е как плътността на тъмната енергия се променя с разширяването на Вселената", казва теоретичният физик на UC Berkeley Мартин Уайт, професор по астрономия и физика, който е работил с Дейвис. „Ако плътността на тъмната енергия е космологична константа на Айнщайн, тогава теоретичното прогнозиране е, че тя не се променя. Сега светият граал трябва да получи някакво доказателство, че това не е космологичната константа, а всъщност се променя. "
Оригинален източник: UC Berkeley
