Dunkle Energie ... Wir sind uns immer noch nicht ganz sicher, was es ist oder woher es kommt. Ester Piedipalumbo untersucht einen Weg, um dieses energetische Rätsel zu messen, und tut dies mit einer der intensivsten Quellen, die sie finden können - Gammastrahlenausbrüchen.
„Wir können die Entfernung einer Explosion anhand der Eigenschaften der Strahlung bestimmen, die bei Gammastrahlenausbrüchen emittiert wird. Angesichts der Tatsache, dass einige dieser Explosionen mit den entferntesten Objekten im Weltraum zusammenhängen, die wir kennen, können wir zum ersten Mal die Geschwindigkeit der Raum-Zeit-Expansion bereits in den relativ frühen Perioden nach dem Urknall beurteilen. “ sagt Prof. Marek Demianski (FUW).
Was hat diese neue Methode hervorgebracht? 1998 maßen Astronomen die Energie, die durch Supernovae-Ereignisse vom Typ Ia abgegeben wurde, und stellten fest, dass die ausgestoßenen Kräfte konsistent waren. Ähnlich wie das Standard-Kerzenmodell könnte diese Version verwendet werden, um kosmische Entfernungen zu bestimmen. Aber es gab nur eine Einschränkung… Je entfernter das Ereignis, desto schwächer die Signatur.
Während diese schwachen Ereignisse die Nacht nicht beleuchteten, waren sie es wurden die Art und Weise beleuchten, wie die Wissenschaft über Dinge dachte. Vielleicht waren diese Supernovae vom Typ Ia weiter entfernt als vermutet… und wenn dies wahr wäre, würde es sich vielleicht beschleunigen, anstatt die Expansion des Universums zu verlangsamen! Um das universelle Modell in Ordnung zu bringen, musste eine neue Form der Massenenergie eingeführt werden - die Dunkle Energie - und sie musste zwanzigmal mehr sein, als wir wahrnehmen konnten. "Über Nacht wurde dunkle Energie buchstäblich zum größten Geheimnis des Universums", sagt Prof. Demianski. In einem von Einstein vorgeschlagenen Modell ist es eine Eigenschaft der kosmologischen Konstante - und ein anderes Modell legt nahe, dass eine beschleunigte Expansion durch ein unbekanntes Skalarfeld verursacht wird. „Mit anderen Worten, es ist entweder - oder: Entweder dehnt sich die Raumzeit von selbst aus oder sie wird durch ein skalares physikalisches Feld in ihr erweitert“, sagt Prof. Demianski.
Was ist der Sinn hinter den Studien? Wenn es möglich ist, einen Gammastrahlenausbruch als eine Art Standardkerze zu verwenden, können Astronomen die Dichte der Dunklen Energie besser einschätzen und so Modelle weiter verfeinern. Wenn es monophon bleibt, gehört es zur kosmologischen Konstante und ist eine Eigenschaft der Raumzeit. Wenn jedoch die Beschleunigung des Universums die Eigenschaft eines Skalarfeldes ist, würde sich die Dichte der Dunklen Energie unterscheiden. „Das war früher ein Problem. Um die Änderungen der Dichte der Dunklen Energie unmittelbar nach dem Urknall beurteilen zu können, muss man wissen, wie man die Entfernung zu sehr entfernten Objekten misst. So weit entfernt, dass selbst mit ihnen verbundene Supernovae vom Typ Ia zu schwach sind, um beobachtet zu werden “, sagt Demianski.
Jetzt beginnt die eigentliche Forschung. Gammastrahlenausbrüche mussten gemessen werden, und um dies genau zu tun, mussten frühere Studien untersucht werden, die nachgewiesene Entfernungsquellen enthielten, wie z. B. Supernovae vom Typ Ia. „Wir haben uns auf diese Fälle konzentriert. Wir kannten die Entfernung zur Galaxie und wir wussten auch, wie viel Energie des Ausbruchs die Erde erreichte. Dies ermöglichte es uns, den Burst zu kalibrieren, dh die Gesamtenergie der Explosion zu berechnen “, erklärt Prof. Der nächste Schritt bestand darin, statistische Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Eigenschaften der während eines Gammastrahlen-Bursts emittierten Strahlung zu finden Gesamtenergie der Explosion. Solche Beziehungen wurden entdeckt. „Wir können keine physikalische Erklärung dafür liefern, warum bestimmte Eigenschaften von Gammastrahlen-Bursts korreliert sind“, betont Prof. „Aber wir können sagen, dass wenn registrierte Strahlung solche und solche Eigenschaften hat, der Burst solche und solche Energie hatte. Dies ermöglicht es uns, Bursts als Standardkerzen zu verwenden, um Entfernungen zu messen. “
Anschließend nahmen Dr. Ester Piedipalumbo und ein Forscherteam der Universitäten in Warschau und Neapel den Kampf auf. Trotz dieses faszinierenden neuen Konzepts ist die Realität, dass entfernte Gammastrahlenausbrüche ungewöhnlich sind. Selbst mit 95 Kandidaten, die im Amanti-Katalog aufgeführt sind, gab es einfach nicht genug Informationen, um die Dunkle Energie genau zu bestimmen. „Es ist eine ziemliche Enttäuschung. Wichtig ist jedoch, dass wir ein Werkzeug zur Überprüfung von Hypothesen über die Struktur des Universums in unseren Händen haben. Jetzt müssen wir nur noch auf das nächste kosmische Feuerwerk warten “, schließt Prof. Demianski.
Lasst die Spiele beginnen…
Originalstory Quelle: Pressemitteilung der Universität Warschau. Zur weiteren Lektüre: Kosmologische Modelle in skalaren Tensortheorien der Schwerkraft und Beobachtungen: eine Klasse allgemeiner Lösungen.
