Astronomia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Astronomia > Eseje  
  Tematy
- Historia astronomii
- Narzędzia i metody astronomii
- Astronomia sferyczna i praktyczna
- Badania kosmiczne
- Układ Słoneczny
- Słońce
- Galaktyki
- Kosmologia
- Gwiazdozbiory całego roku
- Eseje

  Szukacz




ODKRYCIA ASTRONOMICZNE
ROKU 1999

[ 1 ]   [ 2 ]  

...powiększenie

Jądro galaktyki NGC4258. Pomiar ruchów maserów wodnych w dysku wirującym wokół centralnej czarnej dziury (model dysku we wstawce) pozwolił na bardzo dokładne określenie odległości do galaktyki. Fot. NRAO.
Wyznaczona metodami geometrycznymi odległość do galaktyki NGC4258 nie zgadza się z oszacowaniem odległości do niej z obserwacji gwiazd zmiennych, zwanych cefeidami. Są to gwiazdy, których okres zmienności zależy od ich jasności absolutnej. Wykalibrowanie tej zależności jest podstawą wyznaczania odległości do wielu galaktyk. Obserwacje kilkunastu cefeid w NGC4258 prowadzą do wniosku, iż galaktyka ta znajduje się w odległości około 8,1 Mpc. Te rozbieżne oszacowania prowadzą do różnych wartości tempa rozszerzania się Wszechświata. Geometryczna ocena odległości do NGC4258 sugeruje wartość stałej Hubble'a 76 km/s/Mpc, a odległość wynikająca z obserwacji cefeid prowadzi do stałej Hubble'a równej 68 km/s/Mpc. Te rozbieżności przenoszą się też na oszacowania wieku Wszechświata.

Jaki Wszechświat?

Po to, by określić wiek Wszechświata, oprócz stałej Hubble'a niezbędna jest znajomość średniej gęstości materii we Wszechświecie. Od ilości materii wypełniającej Kosmos zależą jego przyszłe losy. Jeśli we Wszechświecie znajduje się dużo materii, to jej wzajemne przyciąganie wyhamuje w końcu ekspansję Wszechświata. Wszechświat osiągnie kiedyś maksymalne rozmiary i zacznie się kurczyć. W takim przypadku mówimy o zamkniętym modelu Wszechświata, jako że jego geometria odpowiada geometrii o dodatniej krzywiźnie. Jeśli we Wszechświecie jest zbyt mało materii, to jej grawitacyjne działanie nie doprowadzi do zahamowania ekspansji Wszechświata. Będzie się on rozszerzał wiecznie. Opisywać go będzie geometria o ujemnej krzywiźnie. Przypadek graniczny to model euklidesowy, opisywany geometrią o zerowej krzywiźnie. W modelu tym Wszechświat jest wypełniony dokładnie taką ilością materii, jaka jest potrzebna, by jego rozszerzanie się zostało zahamowane po nieskończenie długim czasie.

Wyznaczenie średniej gęstości materii we Wszechświecie jest bardzo trudne i stanowi jeden z najpoważniejszych nierozwiązanych problemów kosmologii. Jest oczywiste, że nie każda materia świeci. Świecąca materia stanowi zaledwie jedną setną ilości materii potrzebnej do tego by Wszechświat był euklidesowy - miał zerową krzywiznę. Z obserwacji ruchu gwiazd i gazu w galaktykach, galaktyk w gromadach oraz koherentnych ruchów galaktyk w dużych skalach, wiemy że większość materii we Wszechświecie nie świeci. Nie wiemy jednak, ile jej jest i jakie są jej fizyczne własności.

W 1999 r. dokonano dwóch ważnych odkryć, przybliżających nas do odpowiedzi na pytanie o gęstość materii we Wszechświecie. W numerze „Science” z 7 stycznia 2000 r. Roman Juszkiewicz z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika w Warszawie, wraz z grupą współpracowników, donoszą o opracowaniu metody pozwalającej na oszacowanie średniej gęstości materii we Wszechświecie na podstawie obserwacji względnych prędkości w parach galaktyk. Idea tej metody polega na spostrzeżeniu, iż galaktyki odległe oddalają się od siebie z prędkością wynikającą z prawa Hubble'a. Galaktyki bliskie sobie znajdują się na ogół w gromadach galaktyk, które - podobnie jak Układ Słoneczny czy Droga Mleczna - nie podlegają ekspansji Wszechświata, bo są grawitacyjnie związane. Juszkiewicz i współpracownicy analizowali zależność względnej prędkości w parach galaktyk od odległości pomiędzy galaktykami w pośrednim reżimie, tzn. oddalonymi na tyle, by nie znajdować się w parach galaktyk, a na tyle bliskich, iż nie podlegały prawu Hubble'a. Względna prędkość galaktyk zależy w tym zakresie odległości od średniej gęstości materii we Wszechświecie. Analizując rozkład względnych prędkości galaktyk w parach z katalogu liczącego około 3000 galaktyk, Juszkiewicz i współpracownicy stwierdzili, że Wszechświat wypełnia materia o gęstości trzykrotnie za małej do tego, by wyhamować jego ekspansję. Innymi słowy, krzywizna Wszechświata jest ujemna i będzie się on rozszerzał wiecznie.

Metoda używana przez Juszkiewicza i współpracowników pozwala zarejestrować obecność wszelkiej materii, niezależnie od jej rodzaju. Nie umożliwia jednak wykrycia różnej od zera stałej kosmologicznej. W 1999 r. pojawiły się pierwsze doniesienia o wynikach eksperymentu Boomerang. Jest do teleskop do obserwacji mikrofalowego promieniowania tła. Zarówno kątowa zdolność rozdzielcza, jak i czułość bolometrycznego detektora znacznie przewyższają możliwości satelity COBE, który kilka lat temu wykrył fluktuacje w rozkładzie temperatury promieniowania tła. W eksperymencie Boomerang bolometr wynoszony jest w gondoli balonu i prowadzi obserwacje nieba w ciągu około 6 godzin. Kątowa zdolność rozdzielcza anteny wynosi 10 minut kątowych. Wyniki eksperymentu Boomerang stanowią zapowiedź tego, czego możemy się spodziewać po misjach satelitów MAPPlanck.

Kierowany przez Franco Melchiorriego zespół Boomerang doniósł pod koniec 1999 r. o wykryciu tzw. pierwszego Dopplerowskiego maksimum w widmie mocy zaburzeń promieniowania tła. Jest to pierwotne zaburzenie, pochodzące z epoki oddzielenia się promieniowania tła od materii, gdy Wszechświat miał zaledwie około 250 tysięcy lat. Kątowe rozmiary tego zaburzenia i jego amplituda sugerują, że wartość parametru omega (), opisującego stosunek średniej gęstości materii we Wszechświecie do gęstości krytycznej, przy której Wszechświat jest płaski (euklidesowy), zawiera się w granicach 0,6-1,4. Pomiary fluktuacji promieniowania tła są czułe nie tylko na gęstość materii, ale i na stałą kosmologiczną. Sugerowałoby to, iż łączna wartość gęstości masy i energii - zarówno materii, jak i „kwintesencji” (wyrażanej stałą kosmologiczną) - może być równa 1. Oznaczałoby to euklidesowy Wszechświat, jak postulują niektóre teorie fizyczne.

Potwierdzenie bądź obalenie wyników zespołów Juszkiewicza i Melchiorriego nastąpi już wkrótce. Wiele grup na świecie przygotowuje się do analiz numerycznych i obserwacyjnych, które pozwolą sprawdzić wyniki Juszkiewicza, a planowane misje satelitarne MAPPlanck wykażą, czy wyznaczona przez Melchiorriego wartość parametru jest poprawna. Najbliższe lata powinny więc przynieść rozstrzygnięcie podstawowych pytań o własności Wszechświata: tempo jego ekspansji oraz ilość wypełniającej go materii.

Stanisław Bajtlik


Literatura
B. Paczyński: „Nature”, t. 401 (1999), s. 331.
E. Maoz i in.: „Nature”, t. 401 (1999), s. 400.
J. R. Herrenstein i in.: „Nature”, t. 400 (1999), s. 539.
S. Masi i in.: 1999, astro-ph/9911520.
R. Juszkiewicz i in.: „Science”, t. 287 (2000), s. 112.
Hsiao-Wen Chen, K. M. Lanzetta, S. Pascarelle: „Nature”, t. 398 (1999), s. 586.


[  góra strony  ]

[ 1 ]   [ 2 ]  
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach