Tilbake i november publiserte et team av forskere fra Swinburne University of Technology og University of Cambridge noen veldig interessante funn om en galakse som ligger omtrent 8 milliarder lysår unna. Ved hjelp av La Silla Observatory’s Very Large Telescope (VLT) undersøkte de lyset som kom fra det supermassive sorte hullet (SMBH) i sentrum.
På denne måten kunne de bestemme at den elektromagnetiske energien fra denne fjerne galaksen var den samme som vi observerer her i Melkeveien. Dette viste at en grunnleggende kraft av universet (elektromagnetisme) er konstant over tid. Og mandag 4. desember fulgte ESO opp med dette historiske funnet ved å gi ut fargespekteravlesningene til denne fjerne galaksen - kjent som HE 0940-1050.
For å sammenfatte har de fleste store galakser i universet SMBH-er i sentrum. Disse enorme sorte hullene er kjent for å konsumere saken som går i bane rundt seg, og utviste enorme mengder radio, mikrobølgeovn, infrarød, optisk, ultrafiolett (UV), røntgen og gammastråle-energi i prosessen. På grunn av dette er de noen av de lyseste gjenstandene i det kjente universet, og er synlige selv fra milliarder av lysår unna.
Men på grunn av deres avstand, må energien de sender ut gjennom det intergalaktiske mediet, hvor det kommer i kontakt med utrolig mye materie. Mens det meste av dette består av hydrogen og helium, er det spormengder av andre elementer også. Disse absorberer mye av lyset som beveger seg mellom fjerne galakser og oss, og absorpsjonslinjene dette skaper kan fortelle oss mye om hva slags elementer som er der ute.
Samtidig kan det å studere absorpsjonslinjene produsert av lys som passerer gjennom rommet fortelle oss hvor mye lys som ble fjernet fra det originale kvasarspekteret. Ved å bruke Ultraviolet og Visual Echelle Spectrograph (UVES) instrumentet ombord VLT, kunne Swinburne og Cambridge-teamet gjøre nettopp dette, og dermed snek seg en topp ved “fingeravtrykkene til det tidlige universet”.
Det de fant var at energien fra HE 0940-1050 var veldig lik den som ble observert i Melkeveis galaksen. I utgangspunktet innhentet de bevis på at elektromagnetisk energi er konsistent over tid, noe som tidligere var et mysterium for forskere. Som de oppgir i sin studie, som ble publisert i Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society:
“Standardmodellen for partikkelfysikk er ufullstendig fordi den ikke kan forklare verdiene til grunnleggende konstanter, eller forutsi deres avhengighet av parametere som tid og rom. Uten en teori som er i stand til å forklare disse tallene riktig, kan deres konstans bare undersøkes ved å måle dem på forskjellige steder, tider og forhold. Videre påkaller mange teorier som prøver å forene tyngdekraften med de tre andre naturkreftene grunnleggende konstanter som er forskjellige.“
Siden det er 8 milliarder lysår unna, og dets sterke intervenerende metallabsorpsjonssystem, prøver det elektromagnetiske spekteret å bli satt ut av HE 0940-1050 sentrale kvasar - for ikke å nevne evnen til å korrigere for alt lyset som ble absorbert av det mellomliggende intergalaktiske mediet - ga en unik mulighet til å måle nøyaktig hvordan denne grunnleggende kraften kan variere over en veldig lang periode.
På toppen av det skjedde den spektrale informasjonen de innhentet av høyeste kvalitet noensinne observert fra en kvasar. Som de videre antydet i studien:
”Den største systematiske feilen i alle (men en) tidligere lignende målinger, inkludert de store prøvene, var langdistanseforvrengninger i bølgelengdekalibreringen. Disse vil legge til en systematisk feil på 2 ppm i vår måling og opp til? 10 ppm til andre målinger ved bruk av Mg og Fe-overganger. "
Imidlertid korrigerte teamet for dette ved å sammenligne UVES-spektra med godt kalibrerte spektre oppnådd fra High precision Radial speed Planet Searcher (HARPS) - som også ligger ved La Silla-observatoriet. Ved å kombinere disse målingene satt de igjen med en systematisk usikkerhet på bare 0,59 ppm, den laveste feilmargin fra noen spektrografisk undersøkelse til dags dato.
Dette er spennende nyheter, og av flere grunner til det. På den ene siden tillater presise målinger av fjerne galakser oss å teste noen av de mest vanskelige aspektene ved våre nåværende kosmologiske modeller. På den annen side er det et viktig funn å bestemme at elektromagnetisme oppfører seg på en konsistent måte over tid, i stor grad fordi den er ansvarlig for så mye av det som skjer i hverdagen vår.
Men kanskje viktigst av alt, å forstå hvordan en grunnleggende kraft som elektromagnetisme oppfører seg over tid og rom, er iboende for å finne ut hvordan den - så vel som svak og sterk atomkraft - forenes med tyngdekraften. Også dette har vært en opptatt av forskere, som fortsatt taper når det gjelder å forklare hvordan lovene som regulerer partikkelinteraksjoner (dvs. kvanteteori) forenes med forklaringer på hvordan tyngdekraften fungerer (dvs. generell relativitet).
Ved å finne målinger av hvordan disse kreftene fungerer som ikke varierer, kan det hjelpe til med å skape en fungerende Grand Unifying Theory (GUT). Ett skritt nærmere for å virkelig forstå hvordan universet fungerer!
