Search
Tuesday, November 21, 2017 ..:: Μέτρηση του Ρυθμού διαστολής του σύμπαντος ::..   Login

 

Μια πολύ ενδιαφέρουσα τεχνική μέτρησης του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος έγινε πρόσφατα κατορθωτή χάρις σε νέες τεχνικές που έχουν αναπτυχθεί και επιτρέπουν την μέτρηση της χρονικής καθυστέρησης σε κβάζαρς που εμπλέκονται σε φαινόμενα βαρυτικών φακών.

Αυτή η τεχνική αποτυπώνεται σε πρόσφατη έρευνα που έγινε σε βάθος δεκαετίας η οποία κατέληξε στα ίδια συμπεράσματα για τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος και την σταθερά Hubble ( 71.9 km/s ανά Mpc) που είναι και τα τρέχοντα αποδεκτά και έχουν μετρηθέι με υπερκαινοφανείς τύπου 1α.
https://www.sciencenews.org/…/new-data-fuel-debate-universe…

Θε περιγράψω σε συντομία τα βασικά στοιχεία της φυσικής που βασίστηκε αυτή η μέτρηση.

Στην πρώτη εικόνα βλέπουμε ένα γαλαξία ο οποίος τυγχάνει να βρίσκεται ακριβώς στην ευθεία του οπτικού μονοπατιού ανάμεσα στην Γη και σε ένα απομακρυσμένο Κβάζαρ. Κανονικά ο γαλαξίας θα έκρυβε την οπτική θέαση του Κβάζαρ αν δεν υπήρχε το φαινόμενο του βαρυτικού φακού.

Σε αυτό το φαινόμενο τα φωτόνια καθώς περνάνε από διαφορετικά μέρη του βαρυτικού δυναμικού του γαλαξία, υφίστανται διαφορετική καμπύλωση στην τροχιά τους (ανάλογα το πόσο βαθύ είναι το δυναμικό που καλούνται να διασχίσουν) με αποτέλεσμα να παράγουν στην Γή διαφορετικά είδωλα του ίδιου αντικειμένου. Αν δείτε στην εικόνα το μονοπάτι που ακολουθεί η κάθε δέσμη φωτονίων έχει διαφορετική απόσταση από την Γη με το πάνω μονοπάτι να απέχει περισσότερο από το κάτω μονοπάτι με άλλα λόγια το οπτικό μονοπάτι στο κάτω μέρος είναι πιο σύντομο.

Στην δεύτερη εικόνα λοιπόν βλέπουμε ένα αντικείμενο το κβάζαρ RX J1131−1231, και τα τέσσερα διαφορετικά είδωλα Α,B,C,D που παρατηρούμε του ίδιου αντικειμένου όπως καταγράφηκε από την κάμερα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble .

Αν λοιπόν φανταστούμε ότι έχουμε κάποιο συμβάν στο κβάζαρ, για παράδειγμα μια μεταβολή στην φωτεινότητά του η οποία συμβαίνει την χρονική στγμή t1, είναι σαφές ότι καθώς παρακολουθούμε και φωτομετρούμε ας πούμε τα δύο είδωλα του Κβάζαρ τα Α και D και καταγράφουμε τις μεταβολές στην φωτεινότητα και τους χρόνους άφιξής των μεταβολών, ΔΕΝ θα ανιχνεύσουμε το συμβάν ταυτόχρονα και στα δύο είδωλα διότι το φως διένυσε διαφορετική απόσταση μέχρι να φτάσει στη Γη από τα δύο μονοπάτια . Έτσι λοιπόν έχουμε το φαινόμενο της χρονικής καθυστέρησης του συμβάντος από τα δύο είδωλα. Με άλλα λόγια οι χρόνοι άφιξης του συμβάντος στον Γη θα είναι διαφορετικοί και μάλιστα ανάλογοι της διαφοράς της απόστασης ανάμεσα στους δύο δρόμους.

Η απόσταση όμως ανάμεσα στην Γη και το Κβάζαρ δεν είναι σταθερή αλλά μεγαλώνει καθώς το σύμπαν διαστέλλεται και έτσι διαστέλλεται και η διαφορά τους, και είναι σαφές ότι αν μπορώ να μετρήσω χρονικές διαφορές γεγονότων καθώς περνάει ο χρόνος σε μεγάλες χρονικά περιόδους αυτές οι διαφορές θα εξαρτώνται από τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος αφού από αυτόν εξαρτάται και η απόσταση.

Για να το κάνω πιο κατανοητό αν μετρήσω μια χρονική διαφορά τωρινή στους χρόνους άφιξης ενός γεγονότος από τα δύο μονοπάτια ας πούμε Δt1 και μετά από ένα χρόνο για παράδειγμα μετρήσω μια χρονική διαφορά Δt2 ενός άλλου γεγονότος, η διαφορά (Δt2-Δt1) ανάμεσα στις καθυστερήσεις Δt1 και Δt2 θα καταγράφει ουσιαστικά τον ρυθμό διατολής του σύμπαντος. Εάν τώρα φανταστούμε ότι παίρνω πολλές τέτοιες μετρήσεις σε μια δεκαετία μπορώ να φτιάξω μια καμπύλη με την μεταβολή αυτών των διαφορών σε σχέση με τον χρόνο, η οποία καμπύλη ακριβώς θα δείχνει τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος και έτσι μπορώ να βγάλω πολύ χρήσιμα συμπεράσματα που αφορούν στον ρυθμό διαστολής.

Αν οι καμπύλη έχει σταθερή κλίση τότε έχω σταθερό ρυθμό διαστολής και το σύμπαν διαστέλλεται με σταθερό ρυθμό. Αν η κλίση της καμπύλης αυξάνεται τότε έχω επιταχυνόμενη διαστολή και μπορώ να μετρήσω από την κλίση τον ρυθμό διαστολής. Αν η κλίση της καμπύλης μειώνεται τότε έχω επιβραδυνόμενο ρυθμό διαστολής.

Στην Τρίτη εικόνα βλέπουμε τις φωτομετρικές καμπύλες που έχουν παρθεί μέσα σε μια δεκαετία για τα τέσσερα είδωλα του Κβάζαρς και αν είστε σχολαστικοί μπορείτε να παρατηρήσετε διαφορές στους χρόνους άφιξης σε συμβάντα.

Από δω και πέρα τα πράγματα εξελίσσονται ανάλογα με την δυνατότητα να υπολογίσουμε με ακρίβεια την διαφορά των δύο δρόμων και την δυνατότητα να συλλάβουμε με ακρίβεια τα διάφορα συμβάντα που συμβαίνουν στα κβάζαρς.

Ευτυχώς σήμερα υπάρχει η τεχνολογία που επέτρεψε να γίνουν αυτές οι μετρήσεις μέσα σε μια δεκαετία χρησιμοποιώντας μεσαίου μεγέθους τηλεσκόπια. Υπήρξαν βέβαια πολλές κακοτοπιές και προκλήσεις που έπρεπε να ξεπεραστούν αλλά αυτές είναι πέρα από τον σκοπό ενός εντελώς εισαγωγικού κειμένου.

 

Copyright 2007 by My Website   Terms Of Use  Privacy Statement
DotNetNuke® is copyright 2002-2017 by DotNetNuke Corporation