Śledzenie powolnej śmierci Wszechświata

Zdjęcia typowej galaktyki wykonane w ramach przeglądu GAMA na różnych długościach fali.
ICRAR/GAMA oraz ESO.

Międzynarodowy zespół astronomów badając ponad 200 000 galaktyk zmierzył energię generowaną w dużym fragmencie kosmosu, robiąc to bardziej precyzyjnie niż dotychczasowe pomiary. Jest to najbardziej kompleksowa ocena wydajności energetycznej w pobliskim Wszechświecie. Udało się potwierdzić, że energia produkowana obecnie w części Wszechświata stanowi zaledwie połowę stanu sprzed dwóch miliardów lat oraz okazało się, że to osłabienie zachodzi na wszystkich długościach fali od ultrafioletu do dalekiej podczerwieni. Wszechświat powoli umiera.

Badania obejmują wiele najpotężniejszych teleskopów na świecie, w tym należące do ESO teleskopy do przeglądów nieba: VISTA i VST w Obserwatorium Paranal w Chile. Dodatkowo użyto także dwóch teleskopów orbitalnych należących do NASA (GALEX i WISE) oraz jeszcze jednego należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej (Herschel) [1].

Badania są częścią projektu Galaxy And Mass Assembly (GAMA), największego przeglądu na wielu długościach fali jednocześnie.

„Wykorzystaliśmy taki wiele teleskopów kosmicznych i naziemnych, ile się tylko dało, aby zmierzyć wydajność energetyczną od ponad 200 000 galaktyk w tak szerokim zakresie długości fali, jak to tylko możliwe” powiedział Simon Driver (ICRAR, University of Western Australia), który prowadzi liczny zespół GAMA.

Dane z przeglądu, udostępnione dzisiaj astronomom na całym świecie, zawierają pomiary wydajności energetycznej dla każdej z galaktyk  na 21 długościach fali, od ultrafioletu do dalekiej podczerwieni. Ten zestaw danych pomoże naukowcom lepiej zrozumieć w jaki sposób różne typy galaktyk tworzą się  i ewoluują.

Cała energia we Wszechświecie została wytworzona w Wielkim Wybuchu, a jej część została zdeponowana w masie. Gwiazdy świecą zamieniając masę z powrotem na energię, tak jak to opisuje słynne równanie Einsteina E=mc2[2]. Badania GAMA tworzą mapę i model całej energii generowanej obecnie w dużej przestrzeni kosmosu oraz w różnych okresach czasu w przeszłości.

„O ile większość energii rozlewająca się po Wszechświecie wyniknęła z Wielkiego Wybuchu, to dodatkowa energia jest ciągle generowana przez gwiazdy, gdy dokonują fuzji pierwiastków takich jak wodór i hel,” mówi Simon Driver. „Ta nowa energia jest albo absorbowana przez pył, gdy podróżuje przez całą galaktykę, albo ucieka do przestrzeni międzygalaktycznej i podróżuje dopóki nie trafi na coś, np. na inną gwiazdę, albo planetę, albo - bardzo rzadko - na zwierciadło teleskopu.”

Fakt, że Wszechświat powoli gaśnie jest znany od końca lat dziewięćdziesiątych, ale niniejsza praca pokazuje, że dzieje się to na wszystkich długościach fali od ultrafioletu do podczerwieni, będąc najbardziej kompleksowym zestawem danych o wydajności energetycznej w pobliskim Wszechświecie.

„Wszechświat będzie gasł powoli przesuwając się w swoją starość. Wszechświat po prostu usiadł na kanapie, podciągnął koc i szykuje się do wiecznej drzemki” podsumowuje Simon Driver.

Zespół naukowców ma nadzieję na poszerzenie swojej pracy aż do mapy energii produkowanej w całej historii Wszechświata, korzystając z nowych urządzeń, w tym z największego na świecie radioteleskopu, Square Kilometre Array, który będzie budowany w Australii i RPA w ciągu najbliższej dekady.

Zespół zaprezentuje swoją pracę podczas International Astronomical Union XXIX General Assembly w Honolulu na Hawajach w poniedziałek 10 sierpnia 2015 r.

Uwagi

[1] Użyte teleskopy i dane z przeglądów w kolejności rosnącej długości fali: GALEX, SDSS, VST (KiDS survey), AAT, VISTA (VIKING survey)/UKIRT, WISE, Herschel (PACS/SPIRE).

[2] Większość energii emitowanej we Wszechświecie pochodzi od fuzji termojądrowej w gwiazdach, gdzie masa jest powoli zamieniania w energię. Innym dużym źródłem są bardzo gorące dyski wokół czarnych dziur w centrach galaktyk, gdzie energia grawitacyjna jest zamieniana na promieniowanie elektromagnetyczne w kwazarach i w innych aktywnych jądrach galaktyk. Promieniowanie na znacznie dłuższych długościach fali pochodzi od olbrzymich obłoków pyłu, które remitują energią od gwiazd ukrytych wewnątrz obłoków.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. “Galaxy And Mass Assembly (GAMA): Panchromatic Data Release (far-UV—far-IR) and the low-z energy budget”, S. Driver et al., wysłany do druku w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Będą także 10 sierpnia 2015 r. tematem wykładu i konferencji prasowej podczas Kongresu Międzynarodowej Unii Astronomicznej na Hawajach.

Skład zespołu badawczego: Simon P. Driver (ICRAR, The University of Western Australia, Crawley, Western Australia, Australia [ICRAR]; University of St Andrews, Wielka Brytania), Angus H. Wright (ICRAR), Stephen K. Andrews (ICRAR), Luke J. Davies (ICRAR) , Prajwal R. Kafle (ICRAR), Rebecca Lange (ICRAR), Amanda J. Moffett (ICRAR) , Elizabeth Mannering (ICRAR), Aaron S. G. Robotham (ICRAR), Kevin Vinsen (ICRAR), Mehmet Alpaslan (NASA Ames Research Centre, Mountain View, California, United States), Ellen Andrae (Max Planck Institute for Nuclear Physics, Heidelberg, Niemcy [MPIK]), Ivan K. Baldry (Liverpool John Moores University, Liverpool, Wielka Brytania), Amanda E. Bauer (Australian Astronomical Observatory, North Ryde, NSW, Australia [AAO]), Steve Bamford (University of Nottingham, Wielka Brytania), Joss Bland-Hawthorn (University of Sydney, NSW, Australia), Nathan Bourne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Wielka Brytania), Sarah Brough (AAO), Michael J. I. Brown (Monash University, Clayton, Victoria, Australia), Michelle E. Cluver (The University of Western Cape, Bellville, South Africa), Scott Croom (University of Sydney, NSW, Australia), Matthew Colless (Australian National University, Canberra, ACT, Australia), Christopher J. Conselice (University of Nottingham, Wielka Brytania), Elisabete da Cunha (Macquarie University, Sydney NSW, Australia), Roberto De Propris (University of Turku, Piikkiö, Finland), Michael Drinkwater (Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australia), Loretta Dunne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Wielka Brytania; Cardiff University, Cardiff, Wielka Brytania), Steve Eales (Cardiff University, Cardiff, Wielka Brytania), Alastair Edge (Durham University, Durham, Wielka Brytania), Carlos Frenk (Durham University, Durham, Wielka Brytania), Alister W. Graham (Macquarie University, Sydney NSW, Australia), Meiert Grootes (MPIK), Benne W. Holwerda (Leiden Observatory, University of Leiden, Leiden, The Netherlands), Andrew M. Hopkins (AAO) , Edo Ibar (Universidad de Valparaso, Valparaiso, Chile), Eelco van Kampen (ESO, Garching, Niemcy), Lee S. Kelvin (Liverpool John Moores University, Liverpool, Wielka Brytania), Tom Jarrett (University of Cape Town, Rondebosch, South Africa), D. Heath Jones (Macquarie University, Sydney, NSW, Australia), Maritza A. Lara-Lopez (Universidad Nacional Automana de México, Meksyk), Angel R. Lopez-Sanchez (AAO), Joe Liske (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Hamburg, Niemcy), Jon Loveday (University of Sussex, Falmer, Brighton, Wielka Brytania), Steve J. Maddox (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Wielka Brytania; Cardiff University, Cardiff, Wielka Brytania), Barry Madore (Observatories of the Carnegie Institution of Washington, Pasadena, California, United States [OCIW]), Martin Meyer (ICRAR) , Peder Norberg (Durham University, Durham, Wielka Brytania), Samantha J. Penny (University of Portsmouth, Portsmouth, Wielka Brytania), Stephen Phillipps (University of Bristol, Bristol, Wielka Brytania), Cristina Popescu (University of Central Lancashire, Preston, Lancashire), Richard J. Tuffs (MPIK), John A. Peacock (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Wielka Brytania), Kevin A.Pimbblet (Monash University, Clayton, Victoria, Australia; University of Hull, Hull, Wielka Brytania), Kate Rowlands (University of St Andrews, Wielka Brytania), Anne E. Sansom (University of Central Lancashire, Preston, Lancashire), Mark Seibert (OCIW), Matthew W.L. Smith (Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australia), Will J. Sutherland (Queen Mary University London, London, Wielka Brytania), Edward N. Taylor (The University of Melbourne, Parkville, Victoria, Australia), Elisabetta Valiante (Cardiff University, Cardiff, Wielka Brytania), Lingyu Wang (Durham University, Durham, Wielka Brytania; SRON Netherlands Institute for Space Research, Groningen, The Holandia), Stephen M. Wilkins (University of Sussex, Falmer, Brighton, Wielka Brytania) oraz Richard Williams (Liverpool John Moores University, Liverpool, Wielka Brytania).

Galaxy and Mass Assembly Survey, czyli GAMA, jest projektem obejmującym prawie 100 naukowców z 30 uniwersytetów w Australii, Europie i Stanach Zjednoczonych.

ICRAR stanowi joint venture pomiędzy Curtin University i The University of Western Australia, z finansowym wsparciem od State Government of Western Australia.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1376