Еще в ноябре группа исследователей из Технологического университета Суинберна и Кембриджского университета опубликовала некоторые очень интересные результаты о галактике, расположенной на расстоянии около 8 миллиардов световых лет. Используя Очень Большой телескоп (VLT) Обсерватории Ла Силла, они исследовали свет, исходящий от сверхмассивной черной дыры (SMBH) в ее центре.
При этом они смогли определить, что электромагнитная энергия, исходящая из этой далекой галактики, была такой же, как мы наблюдаем здесь, в Млечном Пути. Это показало, что фундаментальная сила Вселенной (электромагнетизм) постоянна во времени. И в понедельник, 4 декабря, ESO продолжил эту историческую находку, выпустив показания цветового спектра этой далекой галактики, известной как HE 0940-1050.
Напомним, что большинство крупных галактик во Вселенной имеют SMBH в центре. Эти огромные черные дыры известны тем, что поглощают материю, которая вращается вокруг них, выделяя огромное количество энергии радио, микроволновой, инфракрасной, оптической, ультрафиолетовой (УФ), рентгеновской и гамма-лучей. Из-за этого они являются одними из самых ярких объектов в известной Вселенной и видны даже на расстоянии миллиардов световых лет.
Но из-за их расстояния энергия, которую они излучают, должна проходить через межгалактическую среду, где она вступает в контакт с невероятным количеством вещества. Хотя большая часть этого состоит из водорода и гелия, есть также следовые количества других элементов. Они поглощают большую часть света, который проходит между нами и далекими галактиками, и создаваемые ими линии поглощения могут многое рассказать нам о видах элементов, которые там находятся.
В то же время изучение линий поглощения света, проходящего через пространство, может сказать нам, сколько света было удалено из исходного спектра квазаров. Используя инструмент ультрафиолетового и визуального спектрографа (UVES) на борту VLT, команда из Суинберна и Кембриджа смогла сделать это, таким образом пробрав пик «отпечатков пальцев ранней Вселенной».
Они обнаружили, что энергия, исходящая от ОН 0940-1050, очень похожа на энергию, наблюдаемую в галактике Млечный Путь. В основном они получили доказательство того, что электромагнитная энергия постоянна во времени, что раньше было загадкой для ученых. Как они заявляют в своем исследовании, которое было опубликовано в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества:
«Стандартная модель физики элементарных частиц неполна, потому что она не может объяснить значения фундаментальных констант или предсказать их зависимость от таких параметров, как время и пространство. Следовательно, без теории, которая способна правильно объяснить эти числа, их постоянство можно проверить только путем измерения их в разных местах, времени и условиях. Кроме того, многие теории, которые пытаются объединить гравитацию с тремя другими силами природы, вызывают фундаментальные постоянные, которые меняются.“
Так как он находится на расстоянии 8 миллиардов световых лет и имеет мощную промежуточную систему линий поглощения металла, исследующую электромагнитный спектр, излучаемый центральным квазаром HE 0940-1050 - не говоря уже о способности корректировать весь свет, который был поглощен промежуточная межгалактическая среда - предоставила уникальную возможность точно измерить, как эта фундаментальная сила может изменяться в течение очень длительного периода времени.
Кроме того, полученная ими спектральная информация оказалась самой качественной из когда-либо наблюдавшихся квазаром. Как они далее указали в своем исследовании:
«Самая большая систематическая ошибка во всех (кроме одного) предыдущих аналогичных измерениях, включая большие выборки, заключалась в дальних искажениях при калибровке длины волны. Это добавило бы систематическую погрешность ± 2 ppm к нашим измерениям и до? 10 ppm к другим измерениям с использованием переходов Mg и Fe ».
Тем не менее, команда исправила это, сравнив спектры UVES с хорошо откалиброванными спектрами, полученными из Высокоточного радиального поискового устройства (HARPS), который также находится в обсерватории La Silla. Комбинируя эти показания, они получили остаточную систематическую неопределенность, равную всего лишь 0,59 ч / млн, что является самым низким пределом погрешности среди всех спектрографических исследований на сегодняшний день.
Это захватывающая новость, и по другим причинам. С одной стороны, точные измерения далеких галактик позволяют нам проверить некоторые из самых сложных аспектов наших современных космологических моделей. С другой стороны, определение того, что электромагнетизм ведет себя согласованно с течением времени, является важной находкой, во многом потому, что он ответственен за большую часть того, что происходит в нашей повседневной жизни.
Но, пожалуй, самое главное, понимание того, как фундаментальная сила, такая как электромагнетизм, ведет себя во времени и пространстве, является неотъемлемой частью выяснения того, как оно - а также слабая и сильная ядерная сила - объединяется с гравитацией. Это также было предметом озабоченности ученых, которые все еще не знают, как объяснить, как законы взаимодействия частиц (то есть квантовая теория) объединяются с объяснениями того, как работает гравитация (то есть общая теория относительности).
Нахождение измерений того, как действуют эти силы, которые не меняются, может помочь в создании работающей Великой Объединяющей Теории (GUT). На шаг ближе к истинному пониманию того, как работает Вселенная!
