クエーサーライトが80億年以上にわたって電磁気の一貫性を確認

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11月に、スウィンバーン工科大学とケンブリッジ大学の研究者チームが、約80億光年離れたところにある銀河について、いくつかの非常に興味深い発見を発表しました。彼らはラシラ天文台の超大型望遠鏡(VLT)を使用して、中心にある超大質量ブラックホール(SMBH)からの光を調べました。

そうすることで、彼らはこの遠方の銀河から来る電磁エネルギーが私たちがここで天の川で観測しているものと同じであると決定することができました。これは、宇宙の基本的な力(電磁気)が時間とともに一定であることを示しています。そして12月4日月曜日に、ESOはこの歴史的な発見を追跡し、HE 0940-1050として知られているこの遠方の銀河のカラースペクトル測定値を公開しました。

要約すると、宇宙のほとんどの大きな銀河は、中心にSMBHを持っています。これらの巨大なブラックホールは、周囲を周回する物質を消費し、その過程で膨大な量の無線、マイクロ波、赤外線、光、紫外線(UV)、X線、およびガンマ線エネルギーを放出することで知られています。このため、それらは既知の宇宙で最も明るい物体の一部であり、数十億光年離れたところからでも見える。

しかし、彼らの距離のために、彼らが放出するエネルギーは、銀河間媒体を通過しなければならず、そこで、それは信じられないほどの量の物質と接触します。このほとんどが水素とヘリウムで構成されていますが、他の元素も微量含まれています。これらは遠方の銀河と私たちの間を移動する光の多くを吸収し、これが作成する吸収線はそこにある要素の種類について多くを知ることができます。

同時に、空間を通過する光によって生成される吸収線を調べると、元のクエーサースペクトルからどれだけの光が除去されたかがわかります。スウィンバーンとケンブリッジのチームは、VLTに搭載された紫外線および視覚エシェルスペクトログラフ(UVES)装置を使用して、まさにそれを行うことができたため、「初期宇宙の指紋」にピークを忍び込ませました。

彼らが発見したのは、HE 0940-1050からのエネルギーが天の川銀河で観測されたものと非常に似ていることでした。基本的に、彼らは、以前は科学者にとって謎だったものである、電磁エネルギーが経時的に一貫しているという証拠を得ました。彼らが彼らの研究で述べているように、それは 王立天文学会の月次通知:

「素粒子物理学の標準モデルは、基本定数の値を説明したり、時間や空間などのパラメーターへの依存性を予測したりできないため、不完全です。したがって、これらの数値を適切に説明できる理論がなければ、それらの不変性は、異なる場所、時間、条件で測定することによってのみ調査できます。 さらに、重力を他の3つの自然の力と統一しようとする多くの理論は、変化する基本的な定数を呼び出します。

それは80億光年離れており、その強力な介在金属吸収線システムにより、HE 0940-1050中央クエーサーによって出力されている電磁スペクトルを精査します–によって吸収されたすべての光を補正する能力は言うまでもありません介在する銀河間媒体–この基本的な力が非常に長期間にわたってどのように変化するかを正確に測定するユニークな機会を提供しました。

その上、彼らが得たスペクトル情報は、たまたまクエーサーから観測された最高品質のものでした。彼らが彼らの研究でさらに示したように:

「大きなサンプルを含む以前のすべての(1つを除く)同様の測定における最大の系統誤差は、波長キャリブレーションにおける長距離の歪みでした。これらにより、測定値に2 ppmの系統誤差が追加され、MgおよびFe遷移を使用する他の測定値に最大10 ppmの誤差が追加されます。

ただし、チームはこれを修正するために、UVESスペクトルを、ラシラ天文台にある高精度放射速度惑星探査機(HARPS)から取得された適切に較正されたスペクトルと比較しました。これらの測定値を組み合わせることにより、わずか0.59 ppmの残差系統的不確実性が残されました。これは、これまでの分光測量調査からの誤差の最低マージンです。

これはエキサイティングなニュースであり、さらに多くの理由でそのニュースです。一方では、遠方の銀河の正確な測定により、現在の宇宙論モデルの最もトリッキーな側面のいくつかをテストすることができます。一方、電磁気学が時間の経過とともに一貫した方法で動作することを確認することは、主に日常生活で起こっていることの多くに責任があるため、大きな発見です。

しかし、おそらく最も重要なこととして、電磁気学のような基本的な力が時間と空間全体でどのように動作するかを理解することは、それが(弱い核力と強い核力と同様に)重力とどのように統一されるかを知るために不可欠です。これも科学者の関心事であり、粒子の相互作用を制御する法則(つまり量子論)が重力のしくみ(つまり一般相対論)の説明とどのように統合されるかを説明する際に、いまだに途方に暮れています。

これらの力がどのように変化しないかを測定することにより、実用的な大統一理論(GUT)を作成するのに役立ちます。宇宙がどのように機能するかを真に理解するための1つのステップ!

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