Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Astronomii pretind că au descoperit cele mai vechi și mai îndepărtate galaxii

Un grup de cercetători au folosit efectul de „lentilă gravitațională” pentru a căuta cele mai îndepărtate (și deci și cele mai vechi) galaxii din Univers. În acest efect, lumina ce provine de la galaxiile îndepărtate este focalizată întâmplator in zona galactică in care ne aflăm, de alte galaxii uriașe ce se afla pe parcurs, și care acționează ca un fel de lentilă gravitațională. Cantitatea de lumină primită a fost în acest fel de 20 de ori mai mare decît aceea care ar fi ajuns pe Pamânt in absența efectului de lentilă gravitațională. Cercetătorii au găsit 6 astfel de galaxii îndepartate, ce par a fi situate la 13 miliarde de ani lumină, ceea ce și inseamnă că ele au 13 miliarde de ani vechime, si deci o vârstă de numai 500 de milioane de ani. Aceasta pentru că vârsta Universului este de aproximativ 13.5 miliarde de ani.

Originea Universului a atras dintotdeauna, ca un magnet, imaginația oamenilor. Oare de câte ori gândul nostru n-a fost purtat „îndărăt cu mii de veacuri”, dupa cum spune poetul Mihai Eminescu, la primele momente ale Universului? Iar tot Mihai Eminescu continua pe un ton pesimist, „Fu prăpastie? Genune? Fu noian întins de apă / N-a fost lume pricepută și nici minte să priceapă…”. Poate că intr-adevar acele momente primordiale ar fi fost pierdute pentru totdeauna, dacă natura nu ne-ar fi venit in ajutor, prin expansiunea Universului și viteza finita a luminii. Caci, nu numai ca luminii îi ia un timp finit pentru a ajunge de la o stea la noi („căci mii de ani i-au trebuit / luminii sa ne-ajungă „), dar și distanța dintre steaua ce generază lumina și noi crește, datorită expansiunii Universului, iar lumina ajunge mai tirziu. În consecință, lumina generată in momente primordiale, poate fi captată de noi astazi, după miliarde de ani. In fond, de aceea putem spune simplu că o galaxie situată la 13 miliarde de ani lumină ne prezintă nouă acum imaginea ei de acum 13 miliarde de ani… Astfel, putem spune că am călătorit în trecut…

Galaxie primordiala

Foto: Efectul de „lentilă gravitațională” folosit pentru a vedea galaxii îndepărtate. În acest efect, lumina este curbată în traiectoria ei de galaxii masive ce au câmnputi gravitaționale puternice. Se poate vedea nu numai locația imaginilor, dar și vechimea lor. Cea mai veche imagine este cea a radiației de fond.

Intrebarea fundamentală este insă, cit de departe ne putem uita în trecut, cu telescoapele prezente? Ce putem vedea? In figura alăturată prezentăm metoda folosită de cercetătorii de la California Institute of Technology, împreună cu o schiță a ceea am putea vedea…

Ceea ce știm este că imediat după Big Bang o grămadă de particule elementare a fost împrăștită în Univers. Cele mai multe particule au fost încărcate cu sarcină electrică, și ca atare au generată o cantitate uriașă de radiație electromagnetică, ce era permanent emisă și reabsorbită de particule. Am putea să ne imaginăm că „cerul” de atunci era inundat de o lumină orbitoare, ce provenea din toate direcțiile.

La 300 de mii de ani lumină de la geneza Universului, particulele elementare dominante (electroni și protoni) au inceput să formeze atomi (în principal de Hidrogen și Heliu), care sunt neutri din punct de vedere electric, și deci generază sau absorb foarte putină lumină. În acel moment, radiația electromagnetică prezentă a început să umble nestingherită prin Univers, fără a fi reabsorbită. Cu timpul, datorită expansiunii Universului, această radiație electromagnetică s-a racit, iar frecvența ei a scazut, mutându-se către domeniul cu microunde. Rămașițele acestei radiații primordiale o mai percepem și azi în domeniul cu microunde, avînd o temperatură de 2.7 Kelvin. Imaginea formată de acești fotoni „îmbătriniți” este cea mai veche „poză” a Universului (când avea o vârstă de 300 de mii de ani), și ea este inclusă în imaginea alaturată. Cu timpul, „cerul” și-a pierdut strălucirea, iar Universul a intrat intr-o „perioadă întunecată”, in care nimic nu mai lumina, căci stelele nu se formaseră încă…

După câteva sute de milioane de ani primele stele au început să se formeze, și Universul a început să lumineze din nou. Este inutil de reamintit cât de important este pentru știintă să putem să vizualizăm aceste prime colecții de stele, de aceea și efortul major pentru căutarea lor. Știind însă că Universul are 13.5 miliarde de ani lumină, și remintindu-ne de discuția precedentă, ne așteptăm să găsim pe cer aceste galaxii primordiale la distanțe de 13 miliarde de ani lumină.

Lumina ce vine de la aceste galaxii primordiale este însă extrem de redusă și, pentru a le observa, cercetătorii de la Caltech au folosit un efect adițional, care se numește efectul de „lentilă gravitațională” (vezi imaginea precedentă). După cum se știe din teoria relativității generalizate, câmpul gravitațional curbează raza de lumină. Daca cumva avem norocul ca o astfel de galaxie primordială să se afle în spatele unei galaxii masive, obișnuite, atunci câmpul gravitațional al galaxiei masive va curba razele de lumină, le va focaliza practic intr-o regiune spațială în care ne aflăm și noi ca observatori. In acest fel, o cantitate mai mare de lumină de la galaxia foarte îndepărtată este captată (de 20 de ori mai mare în cazul de față). Desigur, nu trebuie să ne imaginăm că și imaginea galaxiei îndepărtate este mai clară, caci galaxia masivă nu formează desigur o lentilă optică foarte buna….

Galaxie primordiala

Foto: Șase galaxii primordiale, situate la 13 miliarde de ani lumină, așa cum sunt ele vizibile intr-o imagine în infraroșu luată cu telescopul Keck II din Hawaii. Pentru claritate, locațiile probabile ale acestor galaxii sunt încercuite cu roșu. Sursa:Universitatea New Hampshire

In figura alaturată vedem o colecție de astfel de șase de galaxii, ale căror imagini au fost preluate folosită tehnica discutată anterior. Imaginile au fost achiziționate folosind telescopul cu oglindă de 10-meter Keck II din Hawaii. Fiecare posibilă galaxie este identificată cu un cerc în roșu. Imaginile alb-negru reprezită hărți în infraroșu ale unor diferite porțiuni din cer. Punctele intunecate din interiorul cercurilor roșii sunt identificate de cercetători ca posibile galaxii. Aceasta pentru ca lungimea de undă la care ele apar în infraroșu corespunde cu valoarea așteptată a liniei de hidrogen (materialul stelelor) dacă steaua se află la 13 miliarde de ani lumină. În acest caz, lungimea de undă a liniei de hidrogen (care este în mod normal vizibilă in ultraviolet) va fi deplasată spre roșu foarte mult, datorită expansiunii Universului, ajungând până în domeniul infraroșu al luminii.

Rezultatele acestea nu sunt încă definitive, ele sunt încă indicative, iar cercetătorii încă trebuie să mai studieze aceste obiecte, pentru a arăta că ele sunt galaxii primordiale, aflate la aproximativ 13 miliarde de ani lumină.

Sursa originală: NASA text.

2007-07-18

cristipresura
M-am născut în 1971 și am urmat studiile facultăților de electrotehnică și fizică. Am lucrat la Institutul de Fizică Atomică iar în 2002 am obținut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde am caracterizat proprietățile optice ale sistemelor corelate de electroni, colaborând cu Anthony J Leggett, membru al comisiei de doctorat și laureat al premiului Nobel în fizică 2003. Am publicat în reviste de specialitate ca Physical Review Letters și Science. În prezent sunt cercetător la compania Philips, Olanda unde, împreună cu echipa mea, am inventat și introdus pe piață primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. Sunt membru al asociației cercetătorilor români Ad Astra și fondator al asociației Știință pentru Toți.
cristipresura
Eindhoven (Olanda)

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger