Saan gawa ang uniberso? Ang tanong na ito ay nagtulak sa mga astronomo sa daan-daang taon.
Sa nakalipas na quarter ng isang siglo, pinaniniwalaan ng mga siyentipiko ang “normal” na mga bagay tulad ng mga atom at molekula na bumubuo sa iyo, sa akin, sa Earth, at halos lahat ng bagay na nakikita natin ay bumubuo lamang ng 5 porsiyento ng uniberso. Ang isa pang 25 porsiyento ay “dark matter,” isang hindi kilalang substance na hindi natin nakikita ngunit nade-detect natin sa pamamagitan ng kung paano ito nakakaapekto sa normal na matter sa pamamagitan ng gravity.
Ang natitirang 70 porsiyento ng kosmos ay gawa sa “dark energy.” Natuklasan noong 1998, ito ay isang hindi kilalang anyo ng enerhiya na pinaniniwalaang nagpapalawak sa uniberso sa patuloy na pagtaas ng bilis.
Sa isang bagong pag-aaralmalapit nang mai-publish sa Astronomical Journal, sinukat namin ng aking mga kasamahan ang mga katangian ng dark energy nang mas detalyado kaysa dati. Ipinapakita ng aming mga resulta na maaaring ito ay isang hypothetical na vacuum energy na unang iminungkahi ni Einstein—o maaaring ito ay isang bagay na hindi kilala at mas kumplikado na nagbabago sa paglipas ng panahon.
Ano ang Madilim na Enerhiya?
Nang binuo ni Einstein ang pangkalahatang teorya ng relativity mahigit isang siglo na ang nakalipas, napagtanto niya na ang kanyang mga equation ay nagpakita na ang uniberso ay dapat na lumalawak o lumiliit. Tila mali ito sa kanya, kaya nagdagdag siya ng “kosmolohikal na pare-pareho”—isang uri ng enerhiya na likas sa walang laman na espasyo—upang balansehin ang puwersa ng grabidad at panatilihing static ang uniberso.
Nang maglaon, nang ang gawa nina Henrietta Swan Leavitt at Edwin Hubble ay nagpakita na ang sansinukob ay talagang lumalawak, inalis ni Einstein ang cosmological constant, na tinawag itong kanyang “pinakamalaking pagkakamali.”
Gayunpaman, noong 1998, natuklasan ng dalawang pangkat ng mga mananaliksik na talagang bumibilis ang pagpapalawak ng uniberso. Ipinahihiwatig nito na ang isang bagay na medyo katulad sa cosmological constant ni Einstein ay maaaring umiiral pagkatapos ng lahat-isang bagay na tinatawag nating dark energy.
Mula noong mga unang sukat na iyon, gumagamit na kami ng mga supernova at iba pang mga probe upang sukatin ang likas na katangian ng dark energy. Hanggang ngayon, ipinakita ng mga resultang ito na ang density ng madilim na enerhiya sa uniberso ay tila pare-pareho.
Nangangahulugan ito na ang lakas ng madilim na enerhiya ay nananatiling pareho, kahit na ang uniberso ay lumalaki-tila hindi ito kumakalat nang mas manipis habang ang uniberso ay lumalaki. Sinusukat namin ito gamit ang isang numero na tinatawag w. Nakatakda ang cosmological constant ni Einstein w hanggang -1, at ang mga naunang obserbasyon ay nagmungkahi na ito ay tungkol sa tama.
Mga Sumasabog na Bituin bilang Cosmic Measuring Sticks
Paano natin sinusukat kung ano ang nasa sansinukob at kung gaano ito kabilis lumalago? Wala kaming napakalaking tape measure o higanteng kaliskis, kaya sa halip ay gumagamit kami ng “mga karaniwang kandila”: mga bagay sa kalawakan na alam namin ang liwanag.
Isipin na gabi na, at nakatayo ka sa isang mahabang kalsada na may ilang poste ng ilaw. Ang lahat ng mga pole na ito ay may parehong bombilya, ngunit ang mga pole sa malayo ay mas malabo kaysa sa mga malapit.
Ito ay dahil ang liwanag ay kumukupas nang proporsyonal sa distansya. Kung alam natin ang kapangyarihan ng bombilya at masusukat kung gaano kaliwanag ang bumbilya, maaari nating kalkulahin ang distansya sa poste ng ilaw.
Para sa mga astronomo, ang karaniwang cosmic light bulb ay isang uri ng sumasabog na bituin na tinatawag na Type Ia supernova. Ito ay mga puting dwarf na bituin na kadalasang sumisipsip ng materya mula sa isang kalapit na bituin at lumalaki hanggang sa umabot sila ng 1.44 beses na mass ng ating araw, kung saan ang mga ito ay sumasabog. Sa pamamagitan ng pagsukat kung gaano kabilis ang pagsabog, matutukoy natin kung gaano ito kaliwanag at samakatuwid kung gaano kalayo sa atin.
Ang Dark Energy Survey
Ang Survey ng Dark Energy ay ang pinakamalaking pagsisikap na sukatin ang madilim na enerhiya. Mahigit sa 400 siyentipiko sa maraming kontinente ang nagtutulungan sa loob ng halos isang dekada upang paulit-ulit na obserbahan ang mga bahagi ng katimugang kalangitan.
Hinahayaan tayo ng paulit-ulit na mga obserbasyon na maghanap ng mga pagbabago, tulad ng mga bagong sumasabog na bituin. Kapag mas madalas kang nagmamasid, mas mahusay mong masusukat ang mga pagbabagong ito, at kung mas malaki ang lugar na iyong hinahanap, mas maraming supernova ang makikita mo.
Ang mga unang resulta na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng madilim na enerhiya ay gumamit lamang ng ilang dosenang supernova. Ang pinakabagong mga resulta mula sa Dark Energy Survey ay gumagamit ng humigit-kumulang 1,500 sumasabog na mga bituin, na nagbibigay ng higit na katumpakan.
Gamit ang espesyal na built camera na naka-install sa 4-meter Blanco Telescope sa Cerro-Tololo Inter-American Observatory sa Chile, natagpuan ng survey ang libu-libong supernova na may iba’t ibang uri. Upang malaman kung alin ang Type Ia (ang uri na kailangan namin para sa pagsukat ng mga distansya), ginamit namin ang 4-meter Anglo Australian Telescope sa Siding Spring Observatory sa New South Wales.
Ang Anglo Australian Telescope ay nagsagawa ng mga sukat na naghiwalay sa mga kulay ng liwanag mula sa mga supernova. Nagbibigay-daan ito sa amin na makakita ng “fingerprint” ng mga indibidwal na elemento sa pagsabog.
Ang mga type Ia supernova ay may ilang natatanging katangian, tulad ng walang hydrogen at silicon. At sa sapat na mga supernova, pinahintulutan kami ng machine learning na mahusay na pag-uri-uriin ang libu-libong supernova.
Mas Kumplikado kaysa sa Cosmological Constant
Sa wakas, pagkatapos ng mahigit isang dekada ng trabaho at pag-aaral ng humigit-kumulang 1,500 Type Ia supernovas, ang Dark Energy Survey ay gumawa ng bagong pinakamahusay na sukat ng w. Nahanap namin w = –0.80 ± 0.18, kaya nasa pagitan ito ng –0.62 at –0.98.
Ito ay isang napaka-kagiliw-giliw na resulta. Ito ay malapit sa -1, ngunit hindi eksakto doon. Upang maging ang cosmological constant, o ang enerhiya ng walang laman na espasyo, kakailanganin itong maging eksakto -1.
Saan tayo iiwan nito? Sa ideya na ang isang mas kumplikadong modelo ng madilim na enerhiya ay maaaring kailanganin, marahil isa kung saan ang misteryosong enerhiya na ito ay nagbago sa buhay ng uniberso.
Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang orihinal na artikulo.
Credit ng Larawan: Ang mga labi ng isang Type Ia supernova—isang uri ng sumasabog na bituin na ginagamit upang sukatin ang mga distansya sa uniberso. NASA / CXC / U.Texas, CC NI
