Szybko, coraz szybciej

Amerykanie: Saul Perlmutter i Adam G. Riess oraz Brian P. Schmidt zostali laureatami tegorocznej Nagrody Nobla z fizyki. Komitet Noblowski uhonorował odkrycie przyspieszania rozszerzania się wszechświata.

– Szczęka mi opadła, kiedy w domu w Berkeley otrzymałem telefon ze Szwecji i zrozumiałem, że to nie Ikea – powiedział Schmidt reporterowi AP. – Jestem oszołomiony.

Odkrycie tegorocznych noblistów stworzyło nowy obraz przyszłego losu wszechświata: czarne, zimne niebo nieoświetlone przez galaktyki oddalające się od siebie z niesamowitą prędkością.

Perlmutter ujawnił reporterowi AP, że jego zespół dokonywał odkrycia stopniowo, analizując kolejne dane i odrzucając je jako błędne.

– Ale po kilku miesiącach uwierzyli – powiedział noblista. – To nie była już niespodzianka. Powiedziałem współpracownikom, że to największe „aha" jakie kiedykolwiek przeżyłem.

Perlmutter otrzyma połowę nagrody, która wynosi 10 mln koron szwedzkich (ok. 1,5 mln dolarów). Drugą połową podzielą się Schmidt i Riess.

70 proc. wszechświata stanowi tzw. ciemna energia, o której naukowcy wiedzą tylko tyle, że wpływa na jego rozszerzanie

Perlmutter ma 52 lata. Pracuje na Uniwersytecie Kalifornijskim, jest też szefem Lawrence Berkeley National Laboratory. 44-letni Schmidt stoi na czele zespołu High-z Supernova Search Team z Narodowego Uniwersytetu Australijskiego w Weston Creek. Najmłodszy z trójki 41 - letni Riess jest profesorem astronomii na Uniwersytecie Johna Hopkinsa w Baltimore.

O tym, że wszechświat się rozszerza, naukowcy wiedzieli od lat 20. ubiegłego wieku. Świadczyły o tym obserwacje widma światła docierającego do Ziemi z odległych galaktyk. Badacze przypuszczali jednak, że tempo ekspansji powinno stopniowo maleć, aż wszechświat stanie się stabilny lub zacznie się kurczyć.

„Dwa zespoły naukowców ścigały się w badaniu wszechświata. Naukowcy mieli nadzieję, że będzie można ustalić, jaki los czeka wszechświat. Spodziewali się odnaleźć sygnały świadczące o tym, że ekspansja zwalnia. Okazało się, że jest odwrotnie – wszechświat rozszerza się coraz szybciej" – wyjaśnił Komitet Noblowski w uzasadnieniu. „Odkrycia tegorocznych laureatów Nagrody Nobla z fizyki ujawniły, że natura wszechświata jest w dużym stopniu nieznana naukowcom".

Badacze przeanalizowali światło 50 odległych supernowych typu Ia. To potężne eksplozje, do jakich dochodzi w układach podwójnych, w których jedna z gwiazd jest białym karłem i wysysa materię od swej towarzyszki. Kiedy biały karzeł urośnie na tyle, że przekracza tzw. masę Chandrasekhara, która wynosi ok. 1,4 masy Słońca, dochodzi do eksplozji. Taki wybuch niemal zawsze niesie podobną ilość energii. Dzięki temu może być uznany za coś w rodzaju „kamienia milowego" wszechświata.

Widać je z bardzo daleka, dlatego stały się doskonałym narzędziem do mierzenia odległości w odległym kosmosie. Naukowcy nazwali je świecami standardowymi.

Badania Perlmuttera, Schmidta i Riessa dowiodły, że światło tych 50 supernowych było znacznie słabsze, niż się spodziewali – to był dowód, że galaktyki oddalają się od siebie. Naukowcy wiedzieli, że tempo rozszerzania się wszechświata zależy od jego łącznej energii.

Znanych form materii było jednak zbyt mało, żeby wyjaśnić, skąd bierze się stałe przyspieszenie ekspansji. Brakującą część nazwano ciemną energią i na razie naukowcom nie udało się ustalić, czym ona mogłaby być. Wiadomo, że stanowi ona ponad 70 proc. energii wszechświata i wpływa na jego losy.

– Nagrodzone tegorocznym Noblem odkrycie sugeruje, że wszechświat będzie stawał się coraz bardziej chłodny ze względu na coraz większe odległości w przestrzeni – powiedział Lars Bergstrom, sekretarz komisji fizyki Komitetu Noblowskiego. – Galaktyki odległe od nas o 3 mln lat świetlnych oddalają się z prędkością 70 km na sekundę. Te galaktyki, które znajdują się w odległości 6 mln lat świetlnych, oddalają się ponad dwa razy szybciej.

Za kilka miliardów lat wszechświat będzie bardzo, bardzo wielki, ale niezwykle chłodny. Galaktyki tak oddalą się od siebie, że światło od nich nie będzie docierać do sąsiednich.

Opinie:

prof. Marek Demiański,

Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego:

Laureaci, korzystając z obserwacji dalekich wybuchów supernowych typu Ia odkryli, że wszechświat zamiast rozszerzać się coraz wolniej, przyspiesza. Obserwowane obecnie przyspieszone tempo rozszerzania się wszechświata może być spowodowane różną od zera stała kosmologiczną lub tak zwaną ciemną energią. Z obserwacji wynika, że ciemna energia stanowi ok. 75 proc. całej energii-masy wszechświata.

dr Andrzej Marecki,

Centrum Astronomii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika:

Komitet Noblowski podjął odważną decyzję, przyznając nagrodę z fizyki za przełomowe, ale dość młode odkrycie, dotyczące przyspieszającej ekspansji wszechświata. Zasługą grupy Perlmuttera jest opracowanie metody wyznaczania ogromnych odległości we wszechświecie na podstawie zachowania się supernowych i przy użyciu tej metody, stwierdzenie, że ekspansja wszechświata przyspiesza. Na skutek odkryć tegorocznych noblistów ustalono, że musi istnieć dodatkowa siła – nazwano ją ciemną energią – która powoduje ekspansję wszechświata. Uczciwie należy powiedzieć, że nie wiemy, czym jest ciemna energia. Wiemy tylko, że jest i to ona powoduje napędzanie się wszechświata.

dr Arkadiusz Olech,

Centrum Astronomiczne PAN:

Odkrycia naukowców nagrodzonych w tym roku Noblem pokazały, jak niewielka jest nasza wiedza o wszechświecie. Z nutką przekory można powiedzieć, że dzięki odkryciom tegorocznych noblistów z fizyki wreszcie wiemy, jak mało wiemy.    —peka, pap

Sylwetki:

Saul Perlmutter, poszukiwacz odległych gwiazd supernowych

Amerykanin. Urodził się w 1959 r., ukończył Harvard University, doktorat uzyskał na University of California w Berkeley. – Moim głównym zainteresowaniem naukowym jest badanie tego, z czego zbudowany jest wszechświat i jak funkcjonuje – mówi sam o sobie. Gdy rozpoczynał badania, oczekiwał spowolnienia jego rozszerzania się. Przyznaje, że nieoczekiwany efekt, jakim jest przyspieszanie, to kolejna tajemnica do zbadania. Ale jest przekonany, że na nowe pytania astrofizycy odpowiedzą w najbliższych latach. – Choć nie wiadomo jaką metodą, być może taką, jakiej jeszcze nikt nie stosuje – zastrzega. Jest członkiem National Academy of Sciences i American Academy of Arts and Sciences. Cztery lata temu zdobył Gruber Cosmology Prize w wysokości 500 tys. dolarów, którą podzielił z tegorocznym noblistą Brianem P. Schmidtem. Wspólnie z trzecim laureatem Adamem G. Riesem uhonorowany Medalem Alberta Einsteina. W 2002 roku otrzymał nagrodę E.O. Lawrence Award in Physics, a rok później – tytuł kalifornijskiego naukowca roku.