WFIRST NASA va ajuta la descoperirea destinului universului

Oamenii de știință au descoperit că o presiune misterioasă supranumită „energie întunecată” reprezintă aproximativ 68% din conținutul total de energie al cosmosului, dar până acum nu știm prea multe despre el. Explorarea naturii energiei întunecate este unul dintre motivele principale pentru care NASA construiește Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), un telescop spațial ale cărui măsurători vor ajuta la iluminarea puzzle-ului energiei întunecate. Cu o mai bună înțelegere a energiei întunecate, vom avea un mai bun simț al evoluției trecute și viitoare a universului.

Un cosmos în expansiune

Până în secolul XX, majoritatea oamenilor credeau că universul era static, rămânând în esență neschimbat de-a lungul eternității. Când Einstein și-a dezvoltat teoria generală a relativității în 1915, descriind modul în care gravitația acționează în țesătura spațiului-timp, el a fost nedumerit să constate că teoria indica că cosmosul trebuie să se extindă sau să se contracte. El a făcut modificări pentru a păstra un univers static, adăugând ceva pe care l-a numit „constanta cosmologică”, chiar dacă nu exista nicio dovadă că acesta exista de fapt. Această forță misterioasă trebuia să contracareze gravitația pentru a ține totul la locul ei.

Cu toate acestea, pe măsură ce anii 1920 se apropiau, astronomul Georges Lemaitre și apoi Edwin Hubble au făcut descoperirea uluitoare că, cu foarte puține excepții, galaxiile se îndepărtează unele de altele. Universul era departe de a fi static – balona în exterior. În consecință, dacă ne imaginăm derularea acestei extinderi, trebuie să fi existat un moment în care totul din univers era aproape imposibil de fierbinte și de strâns.

›Vedere mai largă

Oamenii de știință au descoperit că o presiune misterioasă supranumită „energie întunecată” reprezintă aproximativ 68% din conținutul total de energie al cosmosului, dar până acum nu știm prea multe despre el. Explorarea naturii energiei întunecate este unul dintre motivele principale pentru care NASA construiește Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), un telescop spațial ale cărui măsurători vor ajuta la iluminarea puzzle-ului energiei întunecate. Cu o mai bună înțelegere a energiei întunecate, vom avea un mai bun simț al evoluției trecute și viitoare a universului.

Un cosmos în expansiune

Până în secolul XX, majoritatea oamenilor credeau că universul era static, rămânând în esență neschimbat de-a lungul eternității. Când Einstein și-a dezvoltat teoria generală a relativității în 1915, descriind modul în care gravitația acționează în țesătura spațiului-timp, el a fost nedumerit să constate că teoria indica că cosmosul trebuie să se extindă sau să se contracte. El a făcut modificări pentru a păstra un univers static, adăugând ceva pe care l-a numit „constanta cosmologică”, chiar dacă nu exista nicio dovadă că acesta exista de fapt. Această forță misterioasă trebuia să contracareze gravitația pentru a ține totul la locul ei.

Cu toate acestea, pe măsură ce anii 1920 se apropiau, astronomul Georges Lemaitre și apoi Edwin Hubble au făcut descoperirea uluitoare că, cu foarte puține excepții, galaxiile se îndepărtează unele de altele. Universul era departe de a fi static – balona în exterior. În consecință, dacă ne imaginăm derularea acestei extinderi, trebuie să fi existat un moment în care totul din univers era aproape imposibil de fierbinte și de strâns.

Oamenii de știință au descoperit că o presiune misterioasă supranumită „energie întunecată” reprezintă aproximativ 68 la sută din conținutul total de energie al cosmosului, dar până acum nu știm prea multe despre el. Explorarea naturii energiei întunecate este unul dintre motivele principale pentru care NASA construiește Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), un telescop spațial ale cărui măsurători vor ajuta la iluminarea puzzle-ului energiei întunecate. Cu o mai bună înțelegere a energiei întunecate, vom avea un mai bun simț al evoluției trecute și viitoare a universului.

Sfârșitul universului: foc sau gheață?

Teoria Big Bang descrie extinderea și evoluția universului din această superhotă, starea superdense. Oamenii de știință au teoretizat că gravitația ar încetini și, chiar, ar putea inversa complet această expansiune. Dacă universul ar avea suficientă materie în el, gravitația ar depăși expansiunea, iar universul s-ar prăbuși într-un „Big Crunch”.

Dacă nu, expansiunea nu s-ar încheia niciodată – galaxiile ar crește din ce în ce mai departe până nu vor trece de marginea universului observabil. Descendenții noștri îndepărtați ar putea să nu aibă cunoștințe despre existența altor galaxii, deoarece acestea ar fi prea departe pentru a fi vizibile. O mare parte din astronomie modernă ar putea fi într-o zi redusă la simple legende, deoarece universul se estompează treptat la un negru înghețat.

Universul nu se extinde doar – este accelerat

Astronomii au măsurat rata de expansiune folosind telescoape la sol pentru a studia exploziile relativ supernove din apropiere. Misterul a escaladat în 1998, când observațiile Telescopului Spațial Hubble ale unor supernovee mai îndepărtate au ajutat să arate că universul s-a extins de fapt mai încet în trecut decât în ​​prezent. Extinderea universului nu încetinește din cauza gravitației, așa cum credea toată lumea. Se grăbește.

Rapid înainte până astăzi. Deși încă nu știm ce anume provoacă accelerația, i s-a dat un nume – energia întunecată. Această presiune misterioasă a rămas nedescoperită atât de mult timp, deoarece este atât de slabă încât gravitația o depășește pe scara oamenilor, planetelor și chiar a galaxiei. Este prezent în cameră cu tine în timp ce citești, în interiorul corpului tău, dar gravitația o contracarează, astfel încât să nu fugi din scaunul tău. Numai la scară intergalactică energia întunecată devine vizibilă, acționând ca un fel de opoziție slabă la gravitație.

Ce este energia întunecată?

Ce este exact energia întunecată? Mai mult nu se știe decât se știe, dar teoreticienii urmăresc câteva explicații posibile. Accelerația cosmică ar putea fi cauzată de o nouă componentă energetică, care ar necesita unele ajustări la teoria gravitației lui Einstein – poate constanta cosmologică, pe care Einstein a numit-o cea mai mare gafă, este reală până la urmă.

Alternativ, teoria gravitației lui Einstein se poate descompune pe scări cosmologice. Dacă acesta este cazul, teoria va trebui înlocuită cu una nouă care să încorporeze accelerația cosmică pe care am observat-o. Teoreticienii încă nu știu care este explicația corectă, dar WFIRST ne va ajuta să aflăm.

WFIRST va lumina energia întunecată

Misiunile anterioare au adunat câteva indicii, dar până acum nu au dat rezultate care favorizează puternic o explicație asupra alteia. Cu aceeași rezoluție cu camerele Hubble, dar cu un câmp de vedere de 100 de ori mai mare, WFIRST va genera imagini mari din univers, care nu au fost văzute niciodată. Noua misiune va avansa explorarea misterului energiei întunecate în moduri pe care alte telescoape nu le pot face prin cartografierea modului în care materia este structurată și distribuită în întregul cosmos, precum și prin măsurarea unui număr mare de supernovee îndepărtate. Rezultatele vor indica modul în care energia întunecată acționează în univers și dacă și cum s-a schimbat de-a lungul istoriei cosmice.

Misiunea va folosi trei metode de sondaj pentru a căuta o explicație a energiei întunecate. Studiul spectroscopic High Latitude va măsura distanțele și pozițiile exacte ale milioanelor de galaxii folosind o tehnică „riglă standard”. Măsurarea modului în care distribuția galaxiilor variază cu distanța ne va oferi o fereastră asupra evoluției energiei întunecate în timp. Acest studiu va conecta distanțele galaxiilor cu ecourile undelor sonore imediat după Big Bang și va testa teoria lui Einstein a gravitației de-a lungul epocii universului.

Studiul de înaltă imagine a latitudinii va măsura formele și distanțele multitudinii de galaxii și grupuri de galaxii. Greutatea imensă a obiectelor masive distorsionează spațiul-timp și face ca galaxiile mai îndepărtate să apară denaturate. Observarea gradului de denaturare permite oamenilor de știință să deducă distribuția masei în întregul cosmos. Aceasta include toată materia pe care o putem vedea direct, precum planetele și stelele, precum și materia întunecată – un alt mister cosmic întunecat, care este vizibil doar prin efectele sale gravitaționale asupra materiei normale. Acest sondaj va oferi o măsurare independentă a creșterii structurii pe scară largă în univers și a modului în care energia întunecată a afectat cosmosul.

WFIRST va efectua, de asemenea, o anchetă a unui tip de stea în curs de explorare, bazându-se pe observațiile care au dus la descoperirea expansiunii accelerate. Supernovele de tip Ia apar atunci când o stea pitică albă explodează. Supernovele de tip Ia au în general aceeași luminozitate absolută la vârful lor, ceea ce le face așa-numite „lumânări standard”. Asta înseamnă că astronomii pot determina cât de departe sunt, văzând cât de strălucitori arată de pe Pământ – și cu cât sunt mai departe, cu atât mai slab apar. Astronomii vor privi, de asemenea, lungimile de undă particulare ale luminii care provin de la supernove pentru a afla cât de repede se îndepărtează stelele muribunde de noi. Combinând distanțele cu măsurătorile de luminozitate, oamenii de știință vor vedea cum a evoluat energia întunecată de-a lungul timpului, oferind o verificare încrucișată a celor două sondaje de înaltă latitudine.

“Misiunea WFIRST este unică în combinarea acestor trei metode. Va duce la o interpretare foarte robustă și bogată a efectelor energiei întunecate și ne va permite să facem o declarație certă despre natura energiei întunecate”, a spus Olivier Doré, om de cercetare de la NASA Jet Propulsion Laboratory din Pasadena, California și lider al echipei care planifică primele două metode de sondaj cu WFIRST.

Descoperirea modului în care energia întunecată a afectat expansiunea universului în trecut va arunca o lumină asupra modului în care va influența expansiunea în viitor. Dacă continuă să accelereze expansiunea universului, s-ar putea să fim destinați să experimentăm un „Big Rip”. În acest scenariu, energia întunecată va deveni, în cele din urmă, dominantă asupra forțelor fundamentale, determinând tot ceea ce este legat în prezent – galaxii, planete, oameni – să se despartă. Explorarea energiei întunecate ne va permite să investigăm și, probabil, chiar să previzăm soarta universului.

Pentru mai multe informații despre WFIRST, vizitați:

www.nasa.gov/wfirst .

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *