Kuvan luotto: ESA
Vain muutama vuosi sitten tähtitieteilijät ravistelivat nykyisiä maailmankaikkeuden malleja pimeän energian teorian avulla; joka sanoo, että maailmankaikkeuden laajeneminen todella kiihtyy. Tarkastelemalla kaukaisia galaksi-klustereita - jopa 10 miljardia valovuoden päässä - ESA-tähtitieteilijät havaitsivat, että ne sisälsivät enemmän väkevöityä ainetta kuin pimeän energian teoria ennustaisi. Jos aine olisi niin keskittynyt, maailmankaikkeus ei voi olla 70% pimeää energiaa.
ESAn röntgenkeskus, XMM-Newton, on palauttanut houkuttelevaa uutta tietoa maailmankaikkeuden luonteesta. XMM-Newton on löytänyt ymmärtäväisiä eroja galaksien etäisten klustereiden välillä nykypäivän galaksien klustereiden ja maailmankaikkeudessa noin seitsemän tuhannen miljoonan vuoden takaisten välillä. Jotkut tutkijat väittävät, että tämän voidaan tulkita tarkoittavan sitä, että "pimeää energiaa", jonka useimmat tähtitieteilijät uskovat hallitsevan maailmankaikkeutta, yksinkertaisesti ei ole olemassa?
Kahdeksan kaukaisen galaksiklusterin havainnot, joista kauimpana on noin 10 tuhatta miljoonaa valovuotta, tutkittiin kansainvälisessä tähtitieteilijäryhmässä, jota johti David Lumb ESA: n Avaruuden tutkimus- ja teknologiakeskuksesta (ESTEC) Hollannissa. He veivät näitä klustereita läheisen maailmankaikkeuden löytyneisiin klustereihin. Tämä tutkimus suoritettiin osana suurempaa XMM-Newton Omega -projektia, joka tutkii aineen tiheyttä maailmankaikkeudessa Jim Bartlettin johdolla, College de France.
Galaksiklusterit ovat ihmeellisiä röntgensäteiden lähettäjiä, koska ne sisältävät suuren määrän korkean lämpötilan kaasua. Tämä kaasu ympäröi galakseja samalla tavalla kuin höyry ympäröi ihmisiä saunassa. Mittaamalla klusterissa olevien röntgensäteiden määrää ja energiaa, tähtitieteilijät voivat selvittää sekä klusterin kaasun lämpötilan että klusterin massan.
Teoreettisesti maailmankaikkeudessa, jossa aineen tiheys on korkea, galaksiklusterit kasvavat edelleen ajan myötä, joten keskimäärin niiden tulisi sisältää enemmän massaa kuin aiemmin.
Useimmat tähtitieteilijät uskovat, että elämme matalatiheyksisessä maailmankaikkeudessa, jossa salaperäisen aineen, nimeltään ”pimeä energia”, osuus on 70% kosmoksen sisällöstä, ja siksi se läpäisee kaiken. Tässä skenaariossa galaksien klustereiden tulisi lopettaa kasvavansa maailmankaikkeuden historian varhaisessa vaiheessa ja näyttämään käytännöllisesti katsoen erottamattomilta nykyisistä.
Eurooppalaisen Astronomy and Astrophysics -lehden pian julkaistavassa lehdessä XMM-Newton Omega -projektin tähtitieteilijät esittävät tuloksia, jotka osoittavat, että kaukaisen maailmankaikkeuden galaksiklusterit eivät ole nykyisen kaltaisia. Ne näyttävät lähettävän enemmän röntgenkuvia kuin nykyään. Niin selvästi galaksiklusterit ovat muuttaneet ulkonäköään ajan myötä.
Oheisessa lehdessä Alain Blanchard laboratorion laboratorion laboratoriosta (Astrophysique de l'Observatoire Midi-Pyrénies) ja hänen tiiminsä käyttävät tuloksia laskeakseen kuinka galaksiklusterien runsaus muuttuu ajan myötä. Blanchard sanoo: "Aikaisemmin galaksiklusteria oli vähemmän."
Tällainen tulos osoittaa, että maailmankaikkeuden on oltava erittäin tiheä ympäristö, joka on selvästi ristiriidassa konkordanssimallin kanssa, joka postulelee maailmankaikkeutta, jossa on jopa 70% tummaa energiaa ja erittäin matala ainetiheys. Blanchard tietää, että tämä johtopäätös on erittäin kiistanalainen sanomalla: "Näiden tulosten huomioon ottamiseksi sinulla on oltava paljon ainetta universumissa ja se jättää vähän tilaa pimeälle energialle."
Sovittaakseen yhteen uudet XMM-Newton-havainnot konkordanssimallien kanssa, tähtitieteilijöiden on tunnustettava perustava aukko heidän tiedoissaan klustereiden ja mahdollisesti niiden sisällä olevien galaksien käyttäytymisestä. Esimerkiksi etäisten klustereiden galaksien tulisi joutua injektoimaan enemmän energiaa ympäröivään kaasuunsa kuin nykyään ymmärretään. Prosessin tulisi sitten vähitellen kapeutua, kun rypälet ja sen sisällä olevat galaksit ikääntyvät.
Riippumatta siitä, miten tuloksia tulkitaan, XMM-Newton on antanut tähtitieteilijöille uuden kuvan maailmankaikkeudesta ja uuden mysteerin palapelin tekemiseen. Mitä tulee mahdollisuuteen, että XMM-Newton-tulokset ovat yksinkertaisesti vääriä, ne ovat parhaillaan vahvistettavissa muilla röntgenhavainnoilla. Jos nämä antavat saman vastauksen, meidän on ehkä jouduttava harkitsemaan ymmärrystämme maailmankaikkeudesta.
Universumin sisältö
Universumin sisällön uskotaan laajasti koostuvan kolmesta ainetyypistä: normaaliaineesta, tumma-aineesta ja tummasta energiasta. Normaali aine koostuu atomeista, jotka muodostavat tähtiä, planeettoja, ihmisiä ja kaikkia muita näkyviä esineitä maailmankaikkeudessa. Niin nöyryyttävältä kuin miltä se kuulostaa, normaalin aineen osuus on varmasti pieni osa maailmankaikkeudesta, jonkin verran välillä 1–10%.
Mitä enemmän tähtitieteilijät havaitsivat maailmankaikkeutta, sitä enemmän asiaa heidän tarvitstiin löytää selittämään se kaikki. Tätä asiaa ei kuitenkaan voitu tehdä normaaleista atomeista, muuten nähdään enemmän tähtiä ja galakseja. Sen sijaan he loivat termin "tumma aine" tälle erikoiselle aineelle juuri siksi, että se välttää havaitsemme. Samalla luonnonvoimien ymmärtämistä yrittävät fyysikot alkoivat uskoa, että uusien ja eksoottisten ainepartikkelien on oltava runsaasti maailmankaikkeudessa. Nämä tuskin koskaan olisivat vuorovaikutuksessa normaalin aineen kanssa, ja monet uskovat nyt, että nämä hiukkaset ovat pimeää ainetta. Tällä hetkellä, vaikka pimeän aineen hiukkasten havaitsemiseksi on käynnissä monia kokeita, yksikään niistä ei ole onnistunut. Siitä huolimatta, tähtitieteilijät uskovat yhä, että jossain 30–99% maailmankaikkeudesta voi koostua tummasta aineesta.
Tumma energia on viimeisin lisäys maailmankaikkeuden sisältöön. Alun perin Albert Einstein esitteli ajatuksen kaikkea tunkeutuvasta ”kosmisesta energiasta” ennen kuin hän tiesi, että maailmankaikkeus laajenee. Laajentuva maailmankaikkeus ei tarvinnut 'kosmologista vakioita', kuten Einstein oli kutsunut energiaansa. 1990-luvulla kaukaisessa maailmankaikkeudessa tapahtuneiden räjähtävien tähtien havainnot kuitenkin viittasivat siihen, että maailmankaikkeus ei vain laajene, vaan myös kiihtyi. Ainoa tapa selittää tämä oli tuoda Einsteinin kosminen energia uudelleen hiukan muutetussa muodossa, nimeltään tumma energia. Kukaan ei tiedä mitä pimeä energia voi olla.
Nykyään suositussa maailmankaikkeuden "vastaavuusmallissa" 70%: sta kosmosta uskotaan olevan pimeää energiaa, 25% - pimeää ainetta ja 5% - normaaliainetta.
Alkuperäinen lähde: ESA-lehdistötiedote
