وجد علماء الكونيات طريقة لمضاعفة ذلك دقة قياس المسافة إلى انفجارات المستعر الأعظم – إحدى أدواتهم المجربة والحقيقية لدراسة الطاقة المظلمة الغامضة التي تجعل الكون يتوسع بشكل أسرع وأسرع. ستمكن نتائج التعاون بين مصنع Supernova القريب (SN Factory) التابع لمختبر لورانس بيركلي الوطني (مختبر بيركلي) بقيادة جريج ألدرينج من وزارة الطاقة العلماء من دراسة الطاقة المظلمة بدقة ودقة محسنتين بشكل كبير على نطاق واسع. من الوقت وعبر طريق مختصر قوي. ستكون هذه النتائج محور التجارب الكونية الرئيسية القادمة باستخدام تلسكوبات أرضية وفضائية جديدة لاختبار التفسيرات البديلة للطاقة المظلمة.

تم نشر وثيقتين في مجلة علم الفلك بلغ عن هذه الاكتشافات ، كايل بون هو المؤلف الرئيسي. حاليا ، زميل ما بعد الدكتوراه جامعة واشنطن، Boon هو طالب دراسات عليا سابق في Saul Perlmutter الحائز على جائزة نوبل ، وهو عالم كبير في مختبر بيركلي ومواطن أمريكي. قاد البروفيسور بيركلي أحد الفرق الأولى لاكتشاف الطاقة المظلمة. كان بيرلماتر مؤلفًا مشاركًا لكلا الدراستين.

تم استخدام المستعرات الأعظمية في عام 1998 لتحقيق الاكتشاف المذهل بأن تمدد الكون يتسارع بشكل أسرع من المتوقع. هذا التسارع – سبب الطاقة المظلمة التي تشكل ثلثي الطاقة في الكون – تم تأكيده منذ ذلك الحين من خلال مجموعة متنوعة من التقنيات المستقلة والدراسات المكثفة للمستعرات الأعظمية.

اعتمد اختراع الطاقة المظلمة على استخدام نوع معين من المستعرات الأعظمية ، النوع Ia. تنفجر هذه المستعرات الأعظمية دائمًا بنفس السطوع الأقصى الجوهري تقريبًا. نظرًا لأنه يمكن استخدام الحد الأقصى من سطوع المستعر الأعظم لتقدير المسافة ، فإن الاختلافات الصغيرة المتبقية في الحد الأقصى للسطوع الجوهري تحد من الدقة التي يمكن بها اختبار الطاقة المظلمة. على الرغم من 20 عامًا من التحسينات في العديد من المجموعات ، فإن دراسات المستعرات الأعظمية للطاقة المظلمة كانت محدودة حتى الآن بهذه الاختلافات.

اثنان من أطياف المستعر الأعظم

تُظهر الصورة اليسرى العلوية الأطياف – السطوع والطول الموجي للاثنين من المستعرات الأعظمية. واحد قريب والآخر بعيد جدا. لقياس الطاقة المظلمة ، يحتاج العلماء إلى قياس المسافة بينهما بدقة شديدة ، ولكن كيف يعرفون أنهما متطابقان؟ يُقارن الجزء السفلي الأيمن بأطياف الشكل – مما يدل على أنهما في الواقع “توأمان”. هذا يعني أنه يمكن قياس المسافة النسبية بينهما بدقة 3 بالمائة. النقطة المضيئة في منتصف الجزء العلوي هي صورة تلسكوب هابل الفضائي للمستعر الأعظم 1994D (SN1994D) في المجرة NGC4526. ائتمان: Graphic: Josiah Rostomian / Berkeley Lab ؛ الصورة: ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية

مضاعفة عدد المستعرات الأعظمية أربع مرات

READ  اكتشف تلسكوب جيمس ويب اثنين من أقدم وأبعد المجرات على الإطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي

جاءت النتائج الجديدة التي أعلن عنها مصنع SN من دراسة متعددة السنوات مكرسة بالكامل لتعزيز دقة القياسات الكونية التي يتم إجراؤها بواسطة المستعرات الأعظمية. لقياس الطاقة المظلمة ، يجب مقارنة الحد الأقصى من سطوع المستعرات الأعظمية البعيدة بالمستعرات الأعظمية التي تبعد مليارات السنين الضوئية والمستعرات الأعظمية التي تبعد 300 مليون سنة ضوئية. فحص الفريق بدقة المئات من المستعرات الأعظمية القريبة. تم قياس كل مستعر أعظم عدة مرات على فترات من بضعة أيام. استكشف كل مقياس طيف المستعر الأعظم وسجل شدته على مدى الطول الموجي للضوء المرئي. كانت الأداة الشخصية لهذا التحقيق هي مقياس الطيف الميداني المتكامل سوبر نوفا ، وهو تلسكوب 2.2 متر مثبت في جامعة هاواي في موناكو لقياس الأطياف.

“لطالما كانت لدينا فكرة أنه إذا كانت الفيزياء المتفجرة لاثنين من المستعرات الأعظمية متطابقة ، فإن لمعانهما الأقصى سيكون هو نفسه.

في الواقع ، منذ سنوات عديدة ، طورت عالمة الفيزياء ، طالبة الدراسات العليا ، هانا فوكو ، التي عملت مع بيرلماتر ، مفتاحًا للاختراع لنتائج اليوم. بالنظر إلى الأطياف العديدة التي التقطتها SN Factory ، وجد أنه في كثير من الحالات ، تكون الأطياف القادمة من مستعر أعظم مختلفين متطابقة تقريبًا. من بين 50 أو أكثر من المستعرات الأعظمية ، بعضها توأمان متطابقان تقريبًا. عندما تم المبالغة في الأطياف السريعة لزوج من التوائم ، كان هناك أثر واحد فقط للعين. يجعل التحليل الحالي هذه الملاحظة ممكنة لنمذجة سلوك المستعرات الأعظمية على مدى فترة زمنية قريبة من السطوع الأقصى.

تضاعف الوظيفة الجديدة تقريبًا أربعة أضعاف عدد المستعرات الأعظمية المستخدمة في التحليل. لقد قامت بتضخيم النموذج لاستخدام تقنيات التعلم الآلي لتحديد هذين التوائم ، ووجدت أن أطياف المستعر الأعظم من النوع Ia تختلف في ثلاث طرق فقط. يعتمد السطوع الجوهري للمستعرات الأعظمية أيضًا بشكل أساسي على هذه الاختلافات الثلاثة الملحوظة ، بحيث يمكن قياس مسافات المستعرات الأعظمية بدقة كبيرة تبلغ حوالي 3 ٪.

READ  تفشي وباء مرض القرد في جورجيا: تقرير

على الرغم من أهميته ، لا يتأثر هذا النظام الجديد بالتبعية المحيطة بالطرق السابقة ، والتي يمكن رؤيتها عند مقارنتها بالمستعرات الأعظمية الموجودة في أنواع مختلفة من المجرات. نظرًا لأن المجرات القريبة مختلفة قليلاً عن المسافات ، كان هناك قلق خطير من أن ينتج مثل هذا المؤيد قراءات خاطئة لقياسات الطاقة المظلمة. يمكن أن يؤدي قياس المستعرات الأعظمية البعيدة باستخدام هذه التقنية الجديدة إلى تقليل هذا القلق بشكل كبير.

في وصف العمل ، أشار بون إلى أن “المستعرات الأعظمية تستخدم القياس التقليدي لمسافات الضوء – المنحنيات المأخوذة بواسطة مستعر أعظم لتكون ساطعة وغير واضحة في العديد من الألوان. بدلاً من ذلك ، استخدمنا طيف كل مستعر أعظم. هذه تقنيات شاملة للغاية ، وقد تمكنت تقنيات التعلم الآلي من اكتشاف السلوكيات المعقدة المهمة لقياس المسافات عالية الدقة. “

ستكون نتائج وثائق بون مفيدة في التجربتين الرئيسيتين التاليتين. تم إجراء الاختبار الأول في مختبر روبن الذي يبلغ طوله 8.4 مترًا قيد الإنشاء في تشيلي ، من خلال مشروع مشترك بين وزارة الطاقة والمؤسسة الوطنية للعلوم في مجال أبحاث تراث الزمان والمكان. ثانية ناساالقادم نانسي جريس تلسكوب الفضاء الروماني. ستقيس هذه التلسكوبات آلاف المستعرات الأعظمية لزيادة تعزيز قياس الطاقة المظلمة. يمكن مقارنة نتائجهم بالقياسات التي تم إجراؤها باستخدام تقنيات الحشو.

قال Altering ، المؤلف المشارك للوثيقة ، “إن تقنية قياس المسافة هذه ليست دقيقة للغاية فحسب ، بل تتطلب فقط طيفًا يتم التقاطه عندما يكون السوبرنوفا ساطعًا ، لذلك من السهل ملاحظة – محول لعبة!” من المهم بشكل خاص أن يكون لديك مجموعة متنوعة من التقنيات في هذا المجال حيث تغيرت المتطلبات الأساسية بشكل غير صحيح وتزداد الحاجة إلى التحقق المستقل.

Berkeley Lab بالتعاون مع SNfactory ، مختبر الفيزياء الذرية والطاقة العليا بجامعة السوربون ، مركز ليون للبحوث الفلكية ، جامعة 2 معهد فيزياء إنفينيتي في كلود برنارد ، جامعة ييل، وجامعة هومبولت في ألمانيا ، ومعهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية ، وجامعة تسينغهوا في الصين ، ومركز مرسيليا لفيزياء الجسيمات ، وجامعة كليرمون أوفيرني.

READ  ناسا تقدم لعبة الفضاء الرجعية الخاصة بها

قسم الطاقة وقسم علم الفلك بوكالة ناسا ومؤسسة جوردون وبيتي مور والمعهد الوطني الفرنسي للفيزياء الذرية والجسيمات والمعهد الوطني لعلوم الأرض وعلم الفلك والمركز الوطني الفرنسي للبحوث العلمية ومؤسسة الأبحاث الألمانية والمؤسسة الألمانية مركز الفضاء ومجلس البحوث الأوروبي وجامعة تسينغهوا والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين.

سوبر نوفا SN  2011 ف

مثال على مستعر أعظم: مصنع Palomer Transcend ، 24 أغسطس 2011 في SN في Pinwheel Galaxy بالقرب من Big Tipper. المفضل 2011 f. الائتمان: P.J. فولتون ، شبكة التلسكوب العالمية لمختبر لوس كومبريس

خلفية إضافية

في عام 1998 ، أعلنت مجموعتان متنافستان تدرسان المستعرات الأعظمية ، وهما مشروع علم الكونيات المستعر الأعظم وفريق البحث Hi-Z Supernova ، أنهما عثرا على دليل على أن توسع الكون لم يتباطأ ، بل يتغير بشكل أسرع وأسرع مما كان متوقعًا. الطاقة المظلمة هي المصطلح المستخدم لوصف سبب التسارع. مُنحت جائزة نوبل لعام 2011 لقادة الفريقين: شاول بيرلماتر من مختبر بيركلي وجامعة كاليفورنيا ، رئيس مشروع سوبر نوفا لعلم الكونيات. إلى بيركلي وبريان شميت الجامعة الوطنية الاسترالية وآدم رايس من جامعة جونز هوبكنز ضمن فريق High-Z.

التقنيات الإضافية لقياس الطاقة المظلمة هي أداة التحليل الطيفي للطاقة المظلمة بقيادة مختبر بيركلي والتي تستخدم التحليل الطيفي في 30 مليون مجرة ​​في تقنية تسمى تذبذب صوت بيريون. يسمى مختبر روبن بعدسة الجاذبية الضعيفة.

يقتبس:

“تضمين التوائم من النوع Ia Supernova. K. Poon، G. Altering، P. Antillocus، C. Aragon، S. Bailey، C. Balde، S. Bongard، C. Bhutan، Y. Cobb، S. Dixon in Spectra في Maximum Light. Diversity ، D. Fuchs ، E. Gangler ، R. Gupta ، P. Hayden ، W. Hillbrand ، AG Kim ، M. Kowalski ، D. Kosters ، PF Lajet ، F. Monton ، J. Nordin ، R. Vali.، E. Bacontal، R. Perera، S. Perlmutter، K.A Ponder، D. Robinovitz، M. Ricolt، D. Rubin، K. Range، C. Sanders، G. Smatza، N. Suzuki، C. Tao، S. Thub Benberger ، RC Thomas and M. Vincenzi ، 6 مايو 2021 ، مجلة علم الفلك.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abec3c

“تضمين التوائم من النوع Ia Supernova. II K. Boone، G. Altering، P. Antillos، C. Aragon، S. Bailey، C. Balde، S. Bongard، C. Button، Y. Cobbin، S. Dixon، D.E Kangler، R. Gupta، P. Hayden، W. Hillbrand، AG Kim، M. Kowalski، D. Coaster، P.FF Ledge، F. Monton، J. Nordin، R. Wally، E. Beckontal.، R بيريرا ، إس بيرلماتر ، كا بوندر ، دي روبينوفيتز ، إم ريكولت ، دي روبين ، كيه رينج ، سي ساندرز ، جي.سماتزا ، إن سوزوكي ، سي تاو ، إس. أوب بينبيرجر ، آر سي. توماس وم. فينشينزي ، 6 مايو 2021 ، مجلة علم الفلك.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abec3b

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here