Két évtizeddel ezelőtt megtudtuk, hogy a világegyetem nem csak tágul, de egyre gyorsabban is teszi ezt. A tágulás gyorsulásáért az úgynevezett sötét energiát tették felelőssé, de hogy ez valójában mi, az még ma is ugyanakkora rejtély, mint korábban volt. Úgy látszik azonban, hogy bármi is az, egyre nagyobb hatással van Világegyetemünkre.
A gravitációval ellentétes hatású, furcsa taszító erő rajta hagyta az ujjlenyomatait a legelső, általunk észlelhető fotonokon. Ezek alkotják a mikrohullámú háttérsugárzást, és akkor keletkeztek, amikor a világegyetem még csak 370 ezer éves csecsemő volt. A sötét energia csak 9 milliárd év után kezdett komolyabb hatást gyakorolni a tágulásra. Világegyetemünk ekkor vált középkorúvá. Guido Risaliti, a Firenzei Egyetem, valamint Elisabeta Lusso, a Durhami Egyetem munkatársa a kvazárokat hívta segítségül az univerzum nagyrészt felderítetlen serdülőkorának megismeréséhez. Eredményeiket 2019. január 28-án tették közzé a Nature Astronomy folyóiratban.
Az univerzum különböző korú állapotainak tanulmányozása távolságok mérésével kezdődik – minél messzebb tekintünk, annál régebbi korokat ismerhetünk meg. A gond az, hogy nem dobhatunk el egyszerűen egy mérőszalagot a csillagokig. Ezért vezették be az úgynevezett standard gyertyák, vagyis olyan objektumok használatát, amelyek abszolút fényessége ismert. Ha összehasonlítjuk a standard gyertya valódi fényességét a látszólagos fényességével, megállapíthatjuk a távolságát.
Általában az Ia típusú szupernóvákat szokták standard gyertyának használni. Ezeknek a robbanó csillagoknak a megfigyelése vezetett a felismerésig, hogy a világegyetem gyorsulva tágul. A szupernóvák segítségével betekintést nyerhetünk abba az időbe, amikor az univerzum még csak harmadannyi idős volt, mint most. Ezzel a módszerrel azonban csak azt az időszakot vizsgálhatjuk, amikor a sötét energia átvette az uralmat a világegyetem tágulása fölött. Ahhoz, hogy még távolabbra tekintsünk, szükségünk van valamire, ami ezeknél fényesebb.
Risaliti és Russo ultraibolya és röntgensugárzási adatok segítségével becsülték meg 1598 kvazár távolságát. A kvazárok galaxisok közepén elhelyezkedő szupernehéz fekete lyukak akkréciós koronggal körülvéve, amely ultraibolya sugárzást bocsát ki. Az ultraibolya fotonok egy része a korong síkja alatt és fölött elektronokkal ütközik egy forró gázfelhőben, amit koronának nevezünk, az ütközések pedig az ultraibolya tartománytól a röntgentartományig növelhetik a fény energiáját. A megfigyelt ultraibolya és röntgensugárzás mennyisége közötti kapcsolat a kvazár luminozitásától, vagyis az általa kisugárzott energia teljes mennyiségétől függ.
Risaliti és Russo a Sloan Digitális Égboltfelmérés program, az XMM-Newton űrtávcső, valamint a Chandra és a Swift űrteleszkóp adatainak felhasználásával standard gyertyákká alakították az 1598 kvazárt. Miután meghatározták abszolút fényességüket, a megfigyelt sugárzás mennyiségéből kiszámíthatóvá vált a távolságuk. Az így nyert adatokból a kutatók végül arra jutottak, hogy a sötét energia mennyisége idővel növekszik.
A kvazárok segítségével Risaliti és Lusso végre kitöltheti a kozmikus idővonalban tátongó lyukat, és visszatekinthet a csupán egymilliárd éves, serdülő Világegyetemre. A tanulmány szerzői azonban felhívják a figyelmet arra, hogy eredményeiket még több, a fiatal univerzumot vizsgáló kutatással szükséges alátámasztani.
Források:
- – What Quasar Cosmology Can Teach Us About Dark Energy, Sky & Telescope
- – Astronomers Find Dark Energy May Vary Over Time, NASA
