Mettere in pratica la teoria della relatività speciale, contando le galassie

Mettere in pratica la teoria della relatività speciale, contando le galassie

Questa immagine realizzata da un composito di foto di settembre 2003-gennaio 2004 catturate dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA mostra quasi 10.000 galassie nell’immagine in luce visibile più profonda del cosmo, tagliando miliardi di anni luce. Credito: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), HUDF Team

Gli scienziati che studiano il cosmo hanno una filosofia preferita nota come il “principio di mediocrità”, che, in sostanza, suggerisce che non c’è davvero niente di speciale nella Terra, nel sole o nella galassia della Via Lattea rispetto al resto dell’universo.

Ora, una nuova ricerca di CU Boulder aggiunge ancora un’altra prova al caso della mediocrità: le galassie sono, in media, a riposo rispetto al primo universo. Jeremy Darling, un professore di astrofisica della CU Boulder, ha recentemente pubblicato questa nuova scoperta cosmologica in Le lettere del diario astrofisico.

“Quello che questa ricerca ci sta dicendo è che abbiamo un movimento divertente, ma quel movimento divertente è coerente con tutto ciò che sappiamo sul universo— non sta succedendo niente di speciale qui”, disse Darling. “Non siamo speciali come galassia o come osservatori”.

Circa 35 anni fa, i ricercatori hanno scoperto il fondo cosmico a microonde, che è radiazioni elettromagnetiche rimasto dalla formazione dell’universo durante il Big Bang. Lo sfondo cosmico a microonde appare più caldo nella direzione del nostro movimento e più freddo lontano dalla direzione del nostro movimento.

Da questo bagliore dell’universo primordiale, gli scienziati possono dedurre che il sole – e la Terra che orbita attorno ad esso – si sta muovendo in una certa direzione, a una certa velocità. I ricercatori scoprono che la nostra velocità dedotta è una frazione di una percentuale della velocità della luce: piccola, ma non zero.

Gli scienziati possono testare in modo indipendente questa inferenza contando il galassie visibili dalla Terra o sommando la loro luminosità. Possono farlo grazie soprattutto a 1905 di Albert Einstein teoria della relatività speciale, che spiega come la velocità influenzi il tempo e lo spazio. In questa applicazione, una persona sulla Terra che guarda nell’universo in una direzione, la stessa direzione in cui si muovono il sole e la Terra, dovrebbe vedere galassie più luminose, più blu e più concentrate. Allo stesso modo, guardando nell’altra direzione, la persona dovrebbe vedere le galassie che sono più scure, più rosse e distanziate l’una dall’altra.

Ma quando gli investigatori hanno cercato di contare le galassie negli ultimi anni, un processo difficile da eseguire con precisione, sono emersi numeri che suggeriscono che il sole si sta muovendo molto più velocemente di quanto si pensasse in precedenza, il che è in contrasto con la cosmologia standard.

“È difficile contare le galassie in tutto il cielo: di solito sei bloccato con un emisfero o meno”, ha detto Darling. “E, per di più, la nostra galassia si mette in mezzo. Ha polvere che ti farà trovare meno galassie e le farà sembrare più deboli man mano che ti avvicini alla nostra galassia”.

Darling era incuriosito e perplesso da questo enigma cosmologico, quindi decise di indagare da solo. Sapeva anche che c’erano due sondaggi rilasciati di recente che potrebbero aiutare a migliorare l’accuratezza del conteggio delle galassie e far luce sul mistero della velocità: uno chiamato Very Large Array Sky Survey (VLASS) nel New Mexico e l’altro chiamato Rapid Australian Square Kilometer Array Pathfinder Continuum Survey (RACS) in Australia.

Insieme, queste indagini hanno permesso a Darling di studiare l’intero cielo unendo le viste dall’emisfero settentrionale e meridionale. È importante sottolineare che sono stati utilizzati anche i nuovi sondaggi onde radioche ha reso più facile “vedere” attraverso la polvere della Via Lattea, migliorando così la visione dell’universo.

Quando Darling ha analizzato il sondaggiha scoperto che il numero di galassie e la loro luminosità erano in perfetto accordo con la velocità che i ricercatori avevano precedentemente dedotto dal fondo cosmico a microonde.

“Troviamo una direzione luminosa e una direzione debole: troviamo una direzione in cui ci sono più galassie e una direzione in cui ci sono meno galassie”, ha detto. “La grande differenza è che si allinea con l’universo primordiale del sfondo cosmico a microonde e ha la giusta velocità. La nostra cosmologia va benissimo”.

Poiché i risultati di Darling differiscono dai risultati passati, il suo articolo probabilmente richiederà vari studi di follow-up per confermare o contestare i suoi risultati.

Ma oltre a spingere in avanti il ​​campo della cosmologia, i risultati sono un buon esempio nel mondo reale della teoria della relatività speciale di Einstein e dimostrano come i ricercatori stiano ancora mettendo in pratica la teoria, più di 100 anni dopo che il famoso fisico l’ha proposta per la prima volta .

“Adoro l’idea che questo principio di base di cui Einstein ci ha parlato molto tempo fa sia qualcosa che puoi vedere”, ha detto Darling. “È una cosa davvero esoterica che sembra super strana, ma se esci e conti le galassie, potresti vedere questo effetto pulito. Non è così esoterico o strano come potresti pensare”.


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Maggiori informazioni:
Jeremy Darling, L’universo è più luminoso nella direzione del nostro movimento: i conteggi e i flussi di galassie sono coerenti con il dipolo CMB, Le lettere del diario astrofisico (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac6f08

Citazione: Mettere in pratica la teoria della relatività speciale, contando le galassie (2022, 3 giugno) recuperate il 4 giugno 2022 da https://phys.org/news/2022-06-theory-special-relativity-galaxies.html

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