Az amerikai kutatók által irányított, de több ország (Svédország, Japán, Olaszország, Franciaország, Spanyolország, Nagy-Britannia, Kanada) tudományos intézeteivel közösen működtetett Supernova Cosmology Project (SCP) résztvevői arra vállalkoztak, hogy a kozmológiai szempontból fontosnak tekintett, ún. Ia típusú szupernóvák lehető legalaposabb vizsgálata révén segítsék megválaszolni az Univerzum összetételére, fejlődésére és szerkezetére vonatkozó, többnyire a mai napig nyitott kérdéseket.
Az Ia típusú szupernóvák a klasszikus elképzelés szerint kettős rendszerekben lévő, a társcsillaguktól túl sok anyagot elszívó fehér törpecsillagok végzetes gravitációs összeomlására vezethetőek vissza. Mivel a jelenlegi elméletek alapján a fehér törpék kritikus tömege igen pontosan behatárolt (kb. 1,4 naptömeg), ezért ezeknek a csillagrobbanásoknak az Univerzum minden pontján közel azonos energiával kell(ene) lezajlódniuk – ez pedig elméletileg remek lehetőséget teremt a precíz kozmikus távolságmérésre, s ebbõl fakadóan további fontos kozmológiai paraméterek pontos kiszámítására. Bár a folyamatosan gyarapodó megfigyelések azt bizonyítják, hogy az Ia típusú szupernóvák mégsem teljesen egyformák (ráadásul az utóbbi időben egyre gyakrabban hallani arról, hogy mégiscsak létezhetnek 1,4 naptömegnél nehezebb fehér törpék, vagy hogy más folyamatok is vezethetnek ilyen típusú csillagrobbanásokhoz), ezek az objektumok – a megfelelõ szűrések ill. adatfeldolgozási korrekciók elvégzése mellett – továbbra is az egyik legmegfelelőbb célcsoportot alkotják a kozmológiai vizsgálódások szempontjából (hozzá kell tenni, hogy elég szűk az erre alkalmas objektumok vagy jelenségek köre …).
Az egyik legizgalmasabb kérdés Univerzumunk összetételével ill. dinamikájával kapcsolatos: vajon tényleg létezik-e a titokzatos sötét energia (melyről a jelenlegi elméletek többsége azt feltételezi, hogy a Világegyetem energiasűrűségének csaknem háromnegyedét teszi ki), s ha igen, milyen hatással van az Univerzum fejlődésére. A sötét energia rejtélye csaknem száz évvel ezelõtt kezdődött, mikor Albert Einstein – hogy az általa felírt kozmológiai egyenleteket egy időben változatlan Világegyetem is kielégítse – egy ún. kozmológiai állandóval (lambda) egészítette ki elméletét. Később ezt visszavonta (sőt, élete legnagyobb tévedésének nevezte), ám jelenleg úgy tűnik, valamilyen formában mégiscsak igaza volt. Néhány szakember a kilencvenes évek végén, éppen az Ia típusú szupernóvák vizsgálata alapján mutatott rá, hogy a Világegyetem nagy valószínűséggel egyre gyorsulva tágul, s ez az általánosan használt modellekben pont egy lambda-jellegű (a gravitációval ellentétes hatást kifejtő) tag bevezetésével vehető figyelembe.
Az utóbbi tíz évben a kutatók rengeteg munkát fektettek a sötét energiának elkeresztelt hatásmechanizmus megértésébe, de ez eddig csak részben sikerült. Ha elfogadjuk a sötét energia létét (mert léteznek ezt elvető – pl. módosított gravitációs törvénnyel számoló – elméletek is, bár ezeket jelenleg jóval kevésbé tartjuk valószínűnek), akkor a jelenlegi megfigyelések arra utalnak, hogy a Világegyetem "anyagát" (bár célszerűbb az energiasűrűség fogalmát használni) mintegy 70 százalékban ez az energiaforma teszi ki (ezt a szupernóva-adatok mellett a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás fluktuációinak, illetve a galaxisok nagyléptékû eloszlásának vizsgálatai is megerősítik). A fő cél azonban ennek az aránynak (ill. a hozzá kapcsolódó kozmológiai paramétereknek) a lehető legpontosabb meghatározása, ugyanis az Univerzum dinamikai modelljei már egészen kis eltérések hatására is jelentősen változhatnak.
A Supernova Cosmology Project új, 557 szupernóvát tartalmazó mintájának egyik objektuma, az SN 2001cw a 8 méteres, japán Subaru-teleszkóp (balra) és a Hubble-űrtávcső WFPC2 kamerájának felvételén (jobbra) (DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory).
Az SCP program résztvevői a napokban jelentették be, hogy az eddigi legnagyobb, 557 db Ia típusú szupernóva fénygörbéit és nagy felbontású színképeit tartalmazó adatbázisuk (Union2) segítségével határozták meg a kozmológiai paraméterek értékeit. A kutatók a kozmológiában használatos állapotegyenlet w paraméterére (melynek a sötét energia dominanciája esetében -1 körüli értéket kell adnia) -0,997-es ill. -1,035-ös értéket kaptak (attól függően, hogy sík vagy görbült téridőt vettek alapul), mindezt kb. 7-8%-os pontossággal – vagyis a kiterjedt szupernóva-mintán végzett elemzések is alátámasztani látszanak a nagy mennyiségű sötét energiával kalkuláló modellek érvényességét. Legalábbis az Univerzum kb. 6 milliárd éves koráig visszanézve, ugyanis az ennél távolabbi szupernóvák esetében a kutatócsoport tagjai már óvatosságra intenek az eredményekkel kapcsolatban. Ahhoz, hogy ezen nagyon távoli objektumok esetében is megbízható eredmények szülessenek, várhatóan további elemzésekre és még bővebb mintákra lesz szükség – ez pedig lehetőséget teremthet többek között a kozmológiai paraméterek időbeli változásának meghatározásához.
Érdekes adalék, hogy nem csak a szupernóva-kutatók segíthetik a kozmológusokat, hanem fordítva is megtörténhet. Előkészületben van egy három évre tervezett program (HETDEX), melynek során a Texasban lévő, 9,2 méteres Hobby-Eberly Távcső segítségével egy eddig példa nélküli, spektroszkópiai égboltfelmérést visznek majd véghez: az égbolt egy területén jellegzetes emissziós vonalakat kibocsátó galaxisokat keresnek majd, melyek távolságának és fizikai paramétereinek meghatározása szintén fontos szerepet játszhat a kozmológiai modellek pontosításában. A speciális felmérés a várakozások szerint több tucatnyi szupernóva felfedezését is lehetővé teheti, amiben előreláthatólag fontos szerep juthat majd a Szegedi Tudományegyetem Szupernóva-kutató Csoportjának is.
Forrás: ScienceDaily, 2010.04.24.
