Astronoomid on kaugeid galaktikaid ‘galaktilise läätse’ abil vaadeldes leidnud viisi kosmose paisumist kiirendava tumeenergia olemuse paremaks mõistmiseks.
Tavaline barüonaine, millest koosnevad näiteks tähed, planeedid ning elusloodus, moodustab universumi kogu energiast -ja massist vaid tühise protsendi. Tumeainet, mille olemasolu kinnitab selle gravitatsiooniline mõju, on tunduvalt rohkem. Kuid ligikaudu 72·% universumist näib koosnevat tumeenergiast, mille olemuse kohta ei ole mitte mingisugust teavet. Teadlased arvavad, et tumeenergia põhjustab universumi kiirenevat paisumist. Seega jääb selle olemuse mõistmine tänapäeva kosmoloogia üheks põhiliseks eesmärgiks.
Tumeaine (näidatud siniselt) gravitatsiooniline tõmme galaktikaparves Abell 1689 painutab kaugete galaktikate valgust, mis võimaldab astronoomidel tumeenergia olemuse kohta vihjeid saada. Foto·: NASA, ESA, Eric Jullo, Priyamvada Natarajan, Jean-Paul Kneib
Eric Jullo juhitud töörühm uuris gravitatsioonilise läätse omadusi galaktikaparve Abell 1689 taga paiknevatest 34 galaktikast tehtud foto abil. Gravitatsioonilise läätse olemasolu ennustas esmakordselt Einsteini üldrelatiivsusteooria, mille kohaselt on aegruum massi kuhjumite ümbruses kõverdunud. Töörühm kasutas sama nähtust, et uurida, kuidas tumeenergia mõjutab kosmilisi vahemaid ning aegruumi kuju.
Suurtel galaktikaparvedel on niivõrd suur mass, et nende gravitatsioon mõjutab kaugetest galaktikatest lähtuvate valguskiirte teekonda. Seetõttu on kaugel asuvatest objektidest tehtud fotod moonutatud. “Läätse poolt põhjustab täpsed efektid sõltuvad selle massist, aegruumi struktuurist ning meie, läätse ja selle taga asuva objekti suhtelisest vahekaugusest,” selgitas Priyamvada Natarajan, uurimuse kaasaautor. Objektide kaugused on suurte maapealsete teleskoopide nagu Kecki teleskoobi poolt aga väga täpselt kindlaks tehtud.
Läätse poolt moonutatud fotode uurimise abil on astronoomidel võimalik taastada kaugetest galaktikatest pärinevate valguskiirte teekond. Samuti võimaldab see neil uurida tumeenergia mõju ruumigeomeetriale. Kuna tumeenergia põhjustab universumi kiirenevat paisumist, on valguskiirte täpne teekond ning see, kuidas neid läätse poolt painutatakse, kergelt muudetud. See tähendab, et fotode abil on võimalik teavet saada nii läätse enda kui ka baaskosmoloogia kohta.
“Ruumigeomeetria, selle sisu ning universumi saatus on kõik seotud. Kui sa tead kahte, saad sa tuletada ka kolmanda. Meil on universumi massist ja energiast juba päris hea ülevaade, seega kui me teame ka selle täpset geomeetriat, siis saame me ka tuletada, milline universumi saatus on,” ütles Natarjan.
Teadlased kombineerisid nende tehtud mõõtmisi valguse paindumisest eelnevate arvutustega universumi geomeetriast, mis baseerusid muuhulgas supernoovade ja galaktikaparvede vaatlustel ning Wilkinsoni mikrolainete anistroopia uurimise satelliidi (WMAP) poolt kogutud andmetel. Üheskoos võimaldasid need tumeenergia omadustestele paremaid hinnanguid anda. “Kasutades meie unikaalset meetodit koos eelnevalt välja töötatud meetoditega õnnestus meil saavutada täpsem tulemus, kui kunagi varem,” ütles uurimuse kaasautor Jean-Paul Kneib, Marseille astrofüüsika laboratooriumist.
Lõpptulemusena õnnestus teadlasterühmal tumeenergia olekuvõrrandi parameetri w, mis vastab sellele, kuidas tumeenergia universumit kujundab, hinnangu määramatust vähendada ligikaudu 30 % viies kogumääramatuse 7%-ni. Uurimuse tulemus kinnitab ka, et tumeenergia olemus vastab lamedale universumile. Sellise stsenaariumi kohaselt jätkub universumi paisumise kiirenemine ning laienemine lõputult.
Töörühma uurimus ilmus ajakirjas Science 20. augustil.
Allikas:
Yale’i ülikool via EurekAlert: “Astronomers use galactic magnifying lens to probe elusive dark energy.“