Przeskocz do treści

Delta mi!

Loading

Aktualności (nie tylko) fizyczne

Nagrody Nobla

Supernowa na żądanie

Piotr Zalewski

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: grudzień 2011
  • Publikacja elektroniczna: 01-12-2011

Tegoroczną Nagrodą Nobla z Fizyki podzielą się Saul Perlmutter, szef Supernova Cosmology Project, oraz Brian P. Schmidt i Adam G. Riess, obaj z High-z Supernova Search Team, za odkrycie przyspieszonej ekspansji Wszechświata za pomocą obserwacji dalekich supernowych.

O publikacjach [1, 2], za które głównie została przyznana tegoroczna nagroda, było głośno na początku 1998 roku, czyli jeszcze przed ich ostatecznym opublikowaniem. Oczywiście i my o tym pisaliśmy (Delta 5/1998). Wyniki te zostały niezależnie potwierdzone analizą anizotropii reliktowego mikrofalowego promieniowania tła oraz przeglądami wielkoskalowych struktur Wszechświata (Delta 11/2000, 6/2003, 12/2006), co doprowadziło do uznania standardowego modelu kosmologicznego math według którego Wszechświat wygląda na euklidesowy, a na jego gęstość energii (zgodną z gęstością krytyczną, czyli z „euklidesowością” właśnie) składa się ciemna energia (prawie 3/4), ciemna materia (prawie 1/4), niecała jedna dwudziesta zwykłej materii oraz zaniedbywalne wkłady od promieniowania i neutrin. Choć nadal nie wiemy, ani czym jest ciemna materia, ani jak należy interpretować ciemną energię, to za pierwszy krok w kierunku obecnego paradygmatu kosmologicznego Nagroda Nobla należała się jak psu kość.

W latach osiemdziesiątych XX wieku dojrzewał pomysł wykorzystania supernowych Ia jako świec standardowych. Eksplozje te powstają w układach podwójnych białego karła z inną gwiazdą, którą karzeł okrada z materii do momentu przekroczenia granicy Chandrasekhara, gdy następuje termojądrowy wybuch i gwiazda przez kilka tygodni świeci jaśniej od macierzystej galaktyki. Ponieważ za każdym razem wybucha prawie identyczny obiekt, więc ewolucja jego jasności absolutnej jest zawsze bardzo podobna, a ewentualne odstępstwa można monitorować i pomiar jasności odpowiednio poprawić.

Problem polega tylko na tym, że taki wybuch zdarza się w przeciętnej galaktyce raz na kilkaset lat, a do precyzyjnego pomiaru trzeba użyć dużego teleskopu, na którym czas pomiarowy musi być rezerwowany z dużym wyprzedzeniem. Problem ten rozwiązał Perlmutter w 1988 roku, a swoje podejście nazwał supernowa na żądanie. Za pomocą czterometrowego teleskopu wyposażonego w CCD (co obecnie jest standardem, ale ćwierć wieku temu jeszcze nie było) jego zespół przeglądał niebo tuż po nowiu, a następnie po trzech tygodniach (czyli przed kolejnym nowiem) i automatycznie porównywał zdjęcia, poszukując kandydatów na supernowe. Każdy przegląd obejmował tak olbrzymią liczbę galaktyk, że za każdym razem można było oczekiwać około tuzina kandydatów, którymi mogły zająć się zarezerwowane wcześniej duże teleskopy. Pomimo tak zaawansowanego logistycznie przedsięwzięcia uzysk był bardzo mały. Pierwszy wynik, Oparty o pojedynczą supernową o względnym przesunięciu linii widmowych math został opublikowany w 1995 roku [3], a tytuł publikacji wskazuje, że oczekiwano zaobserwowania spowolnienia ekspansji Wszechświata. Zasadniczym rezultatem miało być porównanie odległości bolometrycznej wyznaczonej na podstawie jasności obserwowanej i odległości wynikającej z przesunięcia linii widmowych math Związek ten jest liniowy (prawo Hubble’a) aż do math a dla większych odległości zaczyna w nietrywialny sposób zależeć od historii ekspansji. Mocno upraszczając, można powiedzieć, że wyhamowywanie ekspansji w epoce po wybuchu powodowałoby wzrost jasności obserwowanej i odwrotnie. Efekt ten powinien być najlepiej widoczny dla math czyli dla czasów wybuchu sięgających połowy wieku Wszechświata. W tym samym roku Perlmutter wraz z Goobarem przedstawili [4], jak za pomocą pomierzenia kilkudziesięciu odległych supernowych Ia math można określić, czy ekspansja Wszechświata zwalnia czy przyspiesza. W tym samym czasie do gry włączył się konkurencyjny zespół Schmidta, w którym pierwsze skrzypce grał Riess (w 1995 roku mieli oni, odpowiednio, 28 i 26 lat!). Trzy lata później oba zespoły oświadczyły, że z ich pomiarów wynika przyspieszanie ekspansji Wszechświata, co może, i przeważnie jest, interpretowane jako obecność ciemnej energii.

Podobny wynik dwóch różnych zespołów wzmacniał wiarygodność przekazu, ale nadal pozostawały wątpliwości, czy zmniejszona obserwowana jasność odległych galaktyk nie jest spowodowana czymś innym. Riess poszedł za ciosem i postanowił sprawdzić, czy dla jeszcze odleglejszych supernowych math da się zaobserwować spowolnienie przewidywane przez model math spowodowane początkową dominacją materii nad ciemną energią. W tym celu już wstępne poszukiwania trzeba było przenieść na teleskop Hubble’a, który został wyposażony w Advanced Camera for Surveys. Wyniki zostały opublikowane w 2004 roku [5] i potwierdziły oczekiwane spowolnienie, a tym samym model math

Myślę, że należy podkreślić nie tylko znakomite wyniki osiągnięte przez tegorocznych noblistów, ale również, a może przede wszystkim, ich zdolności organizacyjne. Wizja nie wystarczy, potrzebna jest jeszcze determinacja.


Źródła
[1]
A.G. Riess i inni, Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant, Astronom. J. 116 (1998), 1009–1038.
[2]
S. Perlmutter i inni, Measurement of math  and math  from 42 high-redshift supernovae, Astrophys. J. 517 (1999), 565–586.
[3]
S. Perlmutter i inni, A Supernova at math and implications for measuring the cosmological deceleration, Astrophys. J. 440 (1995), 41–44.
[4]
A. Goobar and S. Perlmutter, Feasibility of measuring the cosmological constant math  and mass density math  using type Ia supernovae, Astrophys. J. 450 (1995), 14–18.
[5]
A.G. Riess i inni, Type Ia supernova discoveries at math from the Hubble Space Telecope: Evidence for past deceleration and constraints on dark energy evolution, Astrophys. J. 607 (2004), 665–687.
Notice: Undefined index: story_alias_uuid in /home/misc/deltami/public_html/ui/inc/site_php_include/index.inc on line 23 Notice: Undefined index: story_alias_uri in /home/misc/deltami/public_html/ui/inc/site_php_include/index.inc on line 24