Undanfarna tvo áratugi hafa stjörnufræðingar gert byltingarkennda uppgötvun:
Alheimurinn er ekki aðeins að þenjast út heldur þenst hann út með sívaxandi hraða.
Fyrir þessa uppgötvun á auknum útþensluhraða alheims
voru Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 2011 veitt.
Þetta er ESOcast!
Vísindi í fremstu röð og lífið á bakvið tjöldin hjá ESO
European Southern Observatory,
könnun á undrum alheimsins með þáttarstjórnandanum Dr. J, sem einnig er þekktur sem Dr. Joe Liske
Komið þið sæl og verið velkomin í ESOcast.
Í þessum þætti
munum við skoða hvernig stjörnufræðingar hafa komist að því
að útþensla alheimsins fer sívaxandi
og hvers vegna sú uppgötvun er ekki aðeins mikilvæg fyrir skilning okkar á alheiminum,
heldur fyrir eðlisfræðina í heild sinni.
Fyrir þessa tímamótauppgötvun voru Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði veitt árið 2011
og mælingar með sjónaukum ESO í Chile
léku þar veigamikið hlutverk.
Alheimurinn sem við búum í varð til í Miklahvelli fyrir um 13,7 milljörðum ára.
Æ síðan hefur alheimurinn þanist út.
Og um árabil hafa stjörnufræðingar
viljað vita meira um eðli útþenslunnar.
Lengi vel voru tvær meginhugmyndir á lofti:
Annað hvort hægði útþenslan smám saman á sér og stöðvaðist að lokum
og síðan félli alheimurinn saman á ný í átt að „Miklahruni“.
Eða kannski þendist alheimurinn út að eilífu.
En hvernig gætu stjörnufræðingar fundið út
hvor hugmyndin væri rétt?
Einfaldasta leiðin til þess
er að mæla nákvæmlega fjarlægðir til mjög fjarlægra vetrarbrauta
og bera mælingarnar síðan saman við spár beggja hugmynda
um þessar tilteknu vetrarbrautir.
Samanburðurinn á mælingum og spánum segði okkur til um
hvor hugmyndin er rétt.
En hvernig virkar þetta?
Hvernig geta stjörnufræðingar mælt nákvæmlega slíkar órafjarlægðir í geimnum?
Þar leika sprengistjörnur lykilhlutverk.
Sprengistjörnur eru sjaldséð stjarnfræðileg fyrirbæri.
Til er ákveðin tegund sprengistjörnu sem kallast gerð Ia
sem hentar ákaflega vel til fjarlægðamælinga í geimnum.
Þessar sprengistjörnur eru mjög bjartar
sem þýðir að þær sjást jafnvel í mjög fjarlægum vetrarbrautum.
Og það sem meira er, er reyndarbirta þeirra alltaf sú sama
svo hægt er að reikna út fjarlægðirnar til þeirra
út frá því hversu bjartar þær sýnast frá jörðinni.
Í kringum 1990 hófu tveir aðskildir rannsóknarhópar
að gera nákvæmar mælingar á þessum sprengistjörnum.
Í mælingar sínar
notuðu stjörnufræðingar til dæmis sjónauka ESO í La Silla stjörnustöðinni í Chile.
Um miðjan tíunda áratuginn voru mælingar á fjarlægum sprengistjörnum
mjög erfiðar en líka mjög spennandi.
Við hjá ESO notuðum 3,6 metra, NTT og 1,5 metra sjónaukana
til að mæla sprengistjörnur með hátt rauðvik
sem höfðu fundist með sjónauka í Tololo stjörnustöðinni sem er skammt frá.
Í þá daga, fyrir 15 árum síðan,
töldum við bókstaflega hverja einustu ljóseind
sem er skemmtileg tilraun að taka þátt í einmitt vegna þess hve hún var krefjandi.
Í þessu sambandi er mikilvægt að átta sig á
að við ætluðum okkur alls ekkert að komast að sívaxandi útþenslu alheimsins
en að fylgjast með nýrri heimsmynd eðlisfræðinnar verða til
hefur að sjálfsögðu verið mjög áhugavert og stórskemmtilegt.
Um leið og við sáum að sprengistjörnurnar voru of langt í burtu
miðað við alheim þar sem þyngdarkrafturinn réði ríkjum
urðum við að gera mælingarnar aftur.
Sú aukna útþensluhröðun sem við mældum með fyrsta sprengistjörnuúrtakinu
leiddi fljótt til nýrrar stærðar í heimsfræði:
Hulduorku.
Við urðum að staðfesta þá niðurstöðu.
Við óskuðum þá eftir tíma í VLT eins og aðrir hópar
til að staðfesta mælingar okkar með betri gögnum frá stærri sjónauka
og til að fá betra úrtak af sprengistjörnum.
Þessi uppgötvun á auknum útþensluhraða alheimsins
er ein sú óvæntasta og mikilvægasta sem gerð hefur verið síðustu áratugi.
Hún var mjög óvænt því fram til þessa
trúðu allir að útþensla alheimsins hlyti að hægja á sér
vegna þyngdartogs alls efnis í alheiminum.
En í ljós kom að alheimurinn er miklu áhugaverðari en svo.
En hvers vegna er þessi aukna útþensla svona mikilvæg?
Vegna þess að tvær mögulegar skýringar eru á aukinni útþenslu:
Fyrri útskýringin er sú
að nærri 3/4 hlutar alheims samanstandi af þessari dularfullu hulduorku.
Hulduorka er dularfull vegna þess að hún veitir neikvæðan þrýsting.
Býsna furðulegt.
Hin skýringin er sú
að eitthvað amar að skilningi okkar á þyngdarkraftinum.
Með öðrum orðum er almenna afstæðiskenning Einsteins kannski ekki alveg kórrétt.
Hver sú sem skýringin er
stöndum við andspænis glænýrri eðlisfræði
og þess vegna er þetta svona mikilvægt
og ástæða þess að uppgötvunin hlaut Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 2011.
Þetta er Dr. J sem kveður fyrir hönd ESOcast.
Fylgstu aftur með nýjum stjarnfræðilegum ævintýrum í næsta þætti.
ESOcast er framleitt af ESO, European Southern Observatory.
ESO, European Southern Observatory,
eru fremstu fjölþjóðlegu stjarnvísindasamtök heims
sem hannar, smíðar og starfrækir öflugustu stjörnustöðvar veraldar.
Handrit: ESO; þýðing: Sævar Helgi Bragason
Nú þegar þú hefur fylgst með því nýjasta frá ESO
skaltu hverfa út í geim með Hubble.
Í Hubblecast er fjallað um nýjust uppgötvanir
frægasta geimsjónauka í heimi,
Hubble geimsjónauka NASA og ESA.