8/14/2019 n cutarea energiei ntunecate

1/4

n cautarea energiei ntunecate Imprimare E-mailScris sau tradus de Liviu-Andrei Troaca-Luchici21 iulie 2007

Ce este acest lucru care umple vidul din spa?iu, accelereaza expansiuneaUniversului, ?i reprezinta aproximativ 70% din tot ce exista? Mai mult de douaduzini de experimente se ntreprind pentru a descoperi aceasta. Universul se extinde din ce n ce mai repede, dar nimeni nu ?tie de ce.

Acum, cercetatorii propun o gama de experimente ambi?ioase pentru a masura energiaintunecata, misteriosul fenomen care se crede a fi responsabil de acceastaaccelerare a expansiunii Universului. Vor cauta indicii n stelele care explodeaza; unde sonore vechi ?i nghe?ate; ?i n modul n care obiectele masive din spa?iu curbeaza?i distorsioneaza lumina.

Cercetatorii vor sa ?tie exact c ta energie ntunecata exista ?i cum evolueaza efectele sale n timp. Pentru aceasta exista aproape 30 de experimente propuse sau n desfa?urare, potrivit Dark Energy Task Force (Echipa de Interven?ie pentru Energia ntunecata), un comitet nfiin?at de Funda?ia Na?ionala de ?tiin?a a Statelor Unite, Departamentul de Energie al USA ?i NASA.

Fiecare dintre aceste proiecte are pote?ialul de a avansa dramatic n domeniu , spune cosmologistul Andreas Albrecht de la Universitatea din California Davis.Nu trebuie sa stam ?i sa a?teptam dupa o noua tehnologie sau inven?ie sa apara. A?adar putem sa ne punem pe treaba ?i sa ncepem studiile chiar acum. Este chiar foarte incitant ?i este grozav sa iei parte la aceste cautari.

O descoperire uimitoare

Pana acum 10 ani, cercetatorii credeau ca expasiunea Universului, care a nceput odata cu Big-Bang-ul, ncetine?te mereu. Apoi observa?ii asupra stelelor ndepartate n timp ce explodau, cunoscute sub denumirea de Supernove de tipul Ia, a dezvaluit existen?a energiei ntunecate. Astronomii au fost ?oca?i.

Aceasta determina accelerarea expansiunii Universului. E o descoperire uimitoare , spune Roger Blandford, astrofizician la Institutul Kavli pentru Astrofizic Particulelor ?i Cosmologie (KIPAC) aflat la Universitatea Stanford ?ila Centrul de Accelerator Linear Stanford (SLAC).

ntre timp, informa?ia extrasa din radia?ia cosmica de fond, care con?ine ecouri ale Big-Bang-ului, a aratat ca Universul trebuie sa con?ina o anumita cantitate deenergie ?i materie. Suma toatala a tuturor galaxiilor ?i stelelor vizibile,mpreuna cu materia intunecata care nu este direct observabila, reprezinta totu?i doar aproximativ 30% din cantitatea prevazuta. Cea care trebuie atunci sareprezinte 70% din Univers este energia ntunecata.

Fizicienii au cateva idei despre ce ar putea fi cu adevarat energia intunecata,

iar una dintre ele are legatura cu ceea ce Einstein considera ca fiind cea maimare greseala a sa, anume costanta cosmologica. La inceput un termen pe careEinstein l-a introdus n ecua?iile sale pentru ca acestea sa reflecte no?iunea de Univers static, constanta cosmologica moderna este o energie omniprezenta careram ne constanta n timp ?i spa?iu. Blandford o nume?te un c mp de energie veritabil. Aproape ca ridica ntrebari metafizice n genul de ce trebuie sa fie a?a, spune el. Denumita de asemenea ?i energie a vidului, aceasta este energia spa?iului gol, cauzata probabil de efectele cuantice.

Pe de alta parte, energia ntunecata ar putea fi ceva mult mai complicat, anume un c mp exotic de energie numit quintessence (esen?a) care variaza de-a lungul

8/14/2019 n cutarea energiei ntunecate

2/4

spa?iului ?i timpului. O alta posibilitate este ca energia ntunecata sa nu fie deloc un tip de energie, ci doar rezultatul unui comportament ciudat algravita?iei la scala Universului aflat n cre?tere. Daca aceasta este adevarat, fizicienii ar trebui sa modifice una dintre emblemele ?tiin?ei moderne, anumeteoria generalaa relativita?ii a lui Einstein.

O gramada de experimente

Unele dintre v natorile propuse n cautarea energiei ntunecate ar putea sa aduca date noi nca n anul 2010. De exemplu, experimentul Dark Energy Survey (DES, Supravegerea Energiei I ntunecate), va scana cerul cu o noua camera, de pe deja existentul telescop Blanco, de 4 m, de la Observatorul Cerro Tololo Inter-Americann Chile. De?i cercetatorii ?i propun sa construiasca telescoape nca ?i mai puternice n urmatorii 10 ani, DES este important deoarece poate sa nceapa sa colecteze date n doar c ?iva ani.

C nd va ncepe sa func?ioneze, va fi cel mai puternic experiment ce va studia energia intunecata , spune James Annis, astrofizician la Fermilab care este implicat n proiect. Intervalul de timpul n care vom aduna date experimentale este cam acela?i cu al unei teze de doctorat, iar nu cu cariera unui profesor.Cercetatorii spera ca expertiza acumulata la experimetul DES, preucum noi tehnici

de analiza a datelor, sa mbunata?easca urmatoarele faze ale experimentelor. Suntem o piatra de hotar , spune Annis. O sa continuam sa mpingem ?tiin?a nainte n timp ce vom a?tepta alte proiecte mai mari sa apara.

"At t, at t de mici!", desen de Roz Chast.

Cum se masoara distan?e cosmice

O modalitate de a masura expansiunea n timp a Universului este aceea de a observa supernove de tip Ia. Sunt ca farurile de pe mare, lumin nd calea spre trecutului Cosmosului ?i oferind astronomilor cele mai bune tehnici de a ntelege cum a crescut Universul. Supernovele de tip la sunt stele care explodeaza de fiecaredata cu aceea?i energie, fiind a?adar ca ?i ni?te lum nari standard. Calcule

teoretice prezic c t de luminoase ar trebui sa fie, iar masuratori experimentale determina c t de luminoase sunt n realitate. Compar nd cele doua, astronomii pot deduce c t de departe de noi se afla supernova. Telescopul Dark Energy Space, sau Destiny, va cauta mii de supernove noi. Acesta este unul din cei trei candida?ipentru Misiunea Comuna de Cautare a Energiei ntunecate (Joint Dark Energy Mission- JDEM) propusa de NASA ?i Departamentul de Energie al SUA.

Un alt candidat, Telescopul Avansant pentru Cercetarea Fizicii Enerigieintunecate (Advanced Dark Energy Physics Telescope- ADEPT), ar putea observa de asemenea ?i supernove, dar obiectivul sau principal ar fi sa masoare bubuitulini?ial numit oscila?ie acustica a barionilor. Aproximativ 300 000 de ani dupaBig-Bang, Universul era o supa de ioni care vibrau produc nd ?i unde sonore. O data ce supa s-a marit ?i con?inutul sau s-a separat n atomi neutri, urma acestor

unde sonore a inghe?at n radia?ia cosmica de fond ?i n materia care se acumula ? i care p na la urma s-a unit form nd stele ?i galaxii. Caut nd ?i filrt nd prin radia?ia cosmica de fond ?i prin distribu?ia galaxiilor, astronomii pot sagaseasca tiparul acestei unde antice, iar marimea lor ar aduce nca o masuratoare a distan?elor cosmice.

Gravita?ia ?i cre?terea Universului

O a doua cale de investiga?ie este sa se analizeze cum au crescut structurile dinUnivers. O data ce Universul a evoluat, gravita?ia a adunat por?iuni mici dematerie, form ndu-se astfel stelele ?i galaxiile observabate n zilele noastre.

8/14/2019 n cutarea energiei ntunecate

3/4

Energia intunecata se opunea gravita?iei ?i acest efect limita cre?tereaUniversului, las nd indicii asupra proprieta?ilor sale. Masur nd direct structura materiei la scala mare, cercetatorii spera sa gaseasca daca energia ntunecata este ntr-adevar o forma de energie sau este o manifestare a gravita?iei pe care nu o n?elegem complet.

Unele dintre aceste studii vor folosi fenomenul de lentila gravita?ionala, careapara c nd materia curbeaza lumina. Exista doua tipuri de lentile, anume puternice

?i slabe. n cazul lentilei puternice, o galaxie sau un alt obiect masiv situate n fa?a sursei de lumina poate curba lumina a?a de mult nc t sa o distorsioneze total, uneori cre ndu-se mai multe imagini ale luminii ini?iale. n cazul lentilei slabe, obiectele cu o distribu?ie mult mai uniforma a masei distorsioneaza doarsubtil lumina. E a?adar nevoie de analiza statistica pentru a detectata acestfenomen. C t de mare este distorsiunea ne arata c t de multa materie ntunecata exista acolo. Aceasta metoda le da cercetatorilor posibilitatea sa cartografiezemateria neagra din Univers ?i sa stabileasca daca structura materiei ntunecate s-a modificat n timp.

Deoarece poate scana por?iuni vaste din Univers, experimentul propus LargeSynoptic Survey Telescope (LSST) va fi capabil sa masoare n special efecte cauzate de lentile gravita?ionale slabe. O versiune mai mare a lui DES, LSST va fi

un telescop de 8.4 metri bazat pe Terra, la Cerro Pachon n Chile. narmat cu o camera puternica, va face mii de fotografii fiecarei regiuni din spa?iu, acoperindjumatate de cer ?n doar c teva zile.

O alta metoda de a cartografia distribu?ia materiei este sa se identificegrupurile de galaxii unite de gravita?ie. Clusterele de galaxii sunt cele mai maristructuri din Univers ?i astronomii pot detecta ace?ti mon?tri n diverse feluri, inclusiv cu ajutorul observa?iilor facute cu raze X sau pe cale optica.Observatorul Constellation-X, o misiune spatiala propusa, ar fi alcatuita din 4telescoape pe o singura nava spa?iala. Aproximativ de 100 de ori mai puternicedec t telescoapele actuale, chiar dec t cele de la Observatorul n raze X Chandra, aceasta ar investiga cum a reu?it energia intunecaaa sa influen?eze formareagrupurilor de galaxii ?i cum a condus accelerarea Universului.

Mai multe puncte de vedere

Cercetatorii spun ca este nevoie de o combinare a celor patrumetode, anumeobservarea supernovelor, a undelor sonore nghe ate, a lentilelor gravita?ionale ? i a clusterelor, pentru a putea rezolva problema energiei ntunecate.

Cea mai interesanta parte din acest domeniu nu este doar energia ntunecata, ci combinarea acestor teste , spune Steven Kahn, astrofizician la KIPAC. Combinarea tehnicilor independente nu doar ar mari ncrederea n rezultat, dar le-ar oferi cercetatorilor o mai buna n?elegere a tehnicilor n sine ?i duc nd la mic?orarea erorilor experimentele. Aceasta ar conduce la masuratori mult mai precise n viitor ?i o mai buna interpretare a datelor.

ntr-adevar, multe dintre experimentele propuse vor folosi mai mult dec t o singura metoda. De exemplu, cea de-a treia candidata pentru JDEM, numitaSupernova/Acceleration Probe, este destinata observarii supernovelor aflate lamari departari, dar va cauta sa faca observa?ii ?i ale efectelor de lentilagravita?ionala slaba ?i a undelor sonore inghe?ate. Square Kilometre Array, unradio telescop propus, va nregistra at t undele sonore nghe?ate c t ?i clusterele de galaxii. n una din descoperirile sale esen?iale, Dark Energy Task Force a conchis aa aceasta diversitate de metode este esen?iala. Dar cu at t de multe propuneri pe masa ?i fonduri limitate, este o treaba dificila sa decizi caredintre experimente sa fie urmate.

8/14/2019 n cutarea energiei ntunecate

4/4

"Unde naiba este neutrino asta?", desen de Roz Chast.

Calea spre viitor

La fel de importanta ca problema energiei intunecate poate sa fie ?i capacitateaacestor experimente propuse de a se adresa ?i altor ntrebari. Proiecte ca LSST, Constellation-X, ?i Square Kilometerr Array pot studia multe aspecte ale

Universului, inclusiv fizica gaurilor negre ?i formarea planetelor.

At t JDEM c t ?i Constellation-X sunt op?iuni pentru programul NASA Beyond Einstein (Dincolo de Einstein), o ini?iativa ndraznea?a de a studia capitole importante din astrofizica, inclusiv cosmologie, gravita?ie ?i gauri negre. Un altcandidat la proiectul Beyond Einstein, Laser Interferometer Space Antena, sauLISA, va studia ondularilele din spa?iu ?i timp, numite unde gravita?ionale. Deasemenea are poten?ialul de a masura energia ntunecata. Fiecare dintre aceste proiecte contribuie n felul sau unic, dar sunt net dominate de JDEM, al carui scop este sa detecteze energia ntunecata , spune Michael Salamon, unul dintre cercetatorii de la NASA care supervizeaza programul Beyond Einstein. NASA vadecide n urmatoarele luni care dintre aceste proiecte va merge mai departe, o decizie care ar putea influen?a ?i selectarea altor proiecte.

De?i JDEM are trei candida?i specifica?i, este nca o competi?ie deschisa. Orice alt cercetator poate propune un alt proiect daca JDEM este ntr-adevar urmatoarea misiune a programului Beyond Einstein. Vrem sa fim siguri ca exista un numar de echipe concurente , spune Salamon.

n majoritatea cazurilor, experimentele propuse ataca subiectul energiei ntunecate n moduri complementare de a privi lucrurile, fiecare cu diferite slabiciuni sau puncte forte. De exemplu, observatoare de pe Pam nt pot fi mai largi ?i mai puternice, dar telescoapele spa?iale nu se lovesec de efectul dence?o?are dat de atmosfera.

Traducerea textului n paragraful urmator. Desen de Roz Chast.

n ciuda deciziilor grele ce urmeaza a fi luate, cercetatorii sunt mai mult dec t nc nta?i de viitor. Am ncredere deplina ca vor fi facute alegerile bune , declara Albrecht. Iata ce nseamna de fapt ?tiin?a: natura i?i arunca o minge ?i tu o urmare?ti sa vezi de unde provine. Exista multa expertiza deja angrenata n cautarile acestea ?i sunt sigur ca vom avea parte de un succes rasunator .

(Tradus de Liviu-Andrei Troaca-Luchici din revista "Symmetry", din mai 2007,originalul put nd fi gasit aici, autorul acestui articol fiind Marcus Woo.)Ultima actualizare ( 19 noiembrie 2007 )