Bereits im November veröffentlichte ein Forscherteam der Swinburne University of Technology und der University of Cambridge einige sehr interessante Ergebnisse über eine etwa 8 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie. Mit dem Very Large Telescope (VLT) des La Silla Observatory untersuchten sie das Licht des supermassiven Schwarzen Lochs (SMBH) in seiner Mitte.
Auf diese Weise konnten sie feststellen, dass die elektromagnetische Energie, die von dieser fernen Galaxie kommt, dieselbe ist wie die, die wir hier in der Milchstraße beobachten. Dies zeigte, dass eine fundamentale Kraft des Universums (Elektromagnetismus) über die Zeit konstant ist. Und am Montag, dem 4. Dezember, veröffentlichte die ESO diesen historischen Fund und veröffentlichte die Farbspektrumwerte dieser fernen Galaxie - bekannt als HE 0940-1050.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die meisten großen Galaxien im Universum SMBHs im Zentrum haben. Diese riesigen Schwarzen Löcher sind dafür bekannt, dass sie die Materie verbrauchen, die sie umgibt, und dabei enorme Mengen an Radio-, Mikrowellen-, Infrarot-, optischer, ultravioletter (UV), Röntgen- und Gammastrahlenenergie ausstoßen. Aus diesem Grund gehören sie zu den hellsten Objekten im bekannten Universum und sind sogar aus Milliarden von Lichtjahren Entfernung sichtbar.
Aber aufgrund ihrer Entfernung muss die Energie, die sie abgeben, durch das intergalaktische Medium gelangen, wo es mit einer unglaublichen Menge an Materie in Kontakt kommt. Während das meiste davon aus Wasserstoff und Helium besteht, gibt es auch Spuren anderer Elemente. Diese absorbieren einen Großteil des Lichts, das sich zwischen fernen Galaxien und uns bewegt, und die Absorptionslinien, die dadurch entstehen, können uns viel über die Arten von Elementen erzählen, die da draußen sind.
Gleichzeitig kann die Untersuchung der Absorptionslinien, die durch durch den Raum hindurchtretendes Licht erzeugt werden, Aufschluss darüber geben, wie viel Licht aus dem ursprünglichen Quasarspektrum entfernt wurde. Mit dem UVES-Instrument (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) an Bord der VLT konnten das Team von Swinburne und Cambridge genau das tun und so einen Höhepunkt bei den „Fingerabdrücken des frühen Universums“ erreichen.
Sie fanden heraus, dass die Energie von HE 0940-1050 der in der Milchstraße beobachteten sehr ähnlich war. Grundsätzlich erhielten sie den Beweis, dass elektromagnetische Energie über die Zeit konstant ist, was Wissenschaftlern bisher ein Rätsel war. Wie sie in ihrer Studie angeben, die in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society:
„Das Standardmodell der Teilchenphysik ist unvollständig, weil es die Werte grundlegender Konstanten nicht erklären oder ihre Abhängigkeit von Parametern wie Zeit und Raum nicht vorhersagen kann. Ohne eine Theorie, die diese Zahlen richtig erklären kann, kann ihre Konstanz daher nur durch Messung an verschiedenen Orten, zu verschiedenen Zeiten und unter verschiedenen Bedingungen untersucht werden. Darüber hinaus rufen viele Theorien, die versuchen, die Schwerkraft mit den anderen drei Naturkräften zu vereinen, fundamentale Konstanten hervor, die variieren.“
Da es 8 Milliarden Lichtjahre entfernt ist und sein starkes intervenierendes Metallabsorptionsleitungssystem das elektromagnetische Spektrum untersucht, das vom zentralen Quasar HE 0940-1050 ausgegeben wird - ganz zu schweigen von der Fähigkeit, das gesamte von ihm absorbierte Licht zu korrigieren Das dazwischenliegende intergalaktische Medium bot eine einzigartige Gelegenheit, genau zu messen, wie sich diese fundamentale Kraft über einen sehr langen Zeitraum ändern kann.
Darüber hinaus waren die Spektralinformationen, die sie erhielten, von der höchsten Qualität, die jemals von einem Quasar beobachtet wurde. Wie sie in ihrer Studie weiter angegeben haben:
„Der größte systematische Fehler bei allen (bis auf eine) früheren ähnlichen Messungen, einschließlich der großen Proben, waren weitreichende Verzerrungen bei der Wellenlängenkalibrierung. Dies würde unserer Messung einen systematischen Fehler von 2 ppm und anderen Messungen mit Mg- und Fe-Übergängen bis zu 10 ppm hinzufügen. “
Das Team korrigierte dies jedoch, indem es die UVES-Spektren mit gut kalibrierten Spektren verglich, die vom hochgenauen Radialgeschwindigkeits-Planetensucher (HARPS) erhalten wurden, der sich ebenfalls am La Silla-Observatorium befindet. Durch die Kombination dieser Messwerte blieb eine systematische Restunsicherheit von nur 0,59 ppm übrig, die niedrigste Fehlerquote aller bisherigen spektrographischen Untersuchungen.
Dies sind aufregende Neuigkeiten und aus mehreren Gründen. Einerseits ermöglichen uns präzise Messungen entfernter Galaxien, einige der schwierigsten Aspekte unserer aktuellen kosmologischen Modelle zu testen. Andererseits ist die Feststellung, dass sich Elektromagnetismus im Laufe der Zeit konsistent verhält, ein wichtiger Befund, vor allem, weil er für so viel von dem verantwortlich ist, was in unserem täglichen Leben vor sich geht.
Aber vielleicht am wichtigsten ist es, zu verstehen, wie sich eine fundamentale Kraft wie der Elektromagnetismus über Zeit und Raum hinweg verhält, um herauszufinden, wie sie sich - ebenso wie die schwache und starke Kernkraft - mit der Schwerkraft verbindet. Auch dies war ein Hauptanliegen von Wissenschaftlern, die immer noch ratlos sind, wenn es darum geht, zu erklären, wie sich die Gesetze für Teilchenwechselwirkungen (d. H. Quantentheorie) mit Erklärungen zur Funktionsweise der Schwerkraft vereinigen (d. H. Allgemeine Relativitätstheorie).
Indem Messungen der Funktionsweise dieser Kräfte gefunden werden, die nicht variieren, könnte dies zur Schaffung einer funktionierenden Grand Unifying Theory (GUT) beitragen. Ein Schritt näher, um wirklich zu verstehen, wie das Universum funktioniert!
