Bloggextra om Nobelpriset i fysik 2011:
Storslam för supernova-forskare
“För upptäckten av universums accelererande expansion genom observationer av avlägsna supernovor”.
Så kort och koncist lyder motiveringen för årets Nobelpris i fysik, som bekantgjordes av Kungl. Vetenskapsakademiens i dag.
Ena hälften går till Saul Perlmutter, The Supernova Cosmology Project Lawrence Berkeley National Laboratory och University of California, Berkeley, CA, USA, och med andra hälften gemensamt till Brian P. Schmidt, The High-z Supernova Search Team Australian National University,Weston Creek, Australien, och Adam G. Riess, The High-z Supernova Search Team Johns Hopkins University och Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA,
Här följer Vetenskapsakademiens pressrelease i sin helhet.
“Somliga spår världens slut i eld, andra i is…” (Robert Frost, Fire and Ice, 1920). Vilket blir universums slutliga öde?
Ska man tro årets Nobelpristagare så blir det förmodligen is. De har följt några dussin stjärnutbrott, så kallade supernovor, extremt långt borta i rymden och upptäckt att universum utvidgar sig i en allt snabbare takt. Upptäckten kom som en total överraskning även för pristagarna själva.
Kosmologin skakades i grunden när två separata forskargrupper presenterade sina fynd 1998. Saul Perlmutter ledde den ena gruppen som startade sina observationer redan 1988. Brian Schmidt ledde en konkurrerande grupp som satte igång sina studier mot slutet av 1994, och där Adam Riess kom att spela en nyckelroll för upptäckten.
Grupperna tävlade om att kartlägga världsalltet genom att finna de mest avlägsna supernovorna. Tillsammans med sofistikerade teleskop på marken och i rymden, kraftfulla datorer och nya digitala bildsensorer (CCD, Nobelpriset i fysik 2009) öppnade supernovorna på 1990-talet möjligheten att få de kosmiska pusselbitarna på plats.
I en särskild sorts utbrott, en supernova av typ Ia, exploderar en kompakt gammal stjärna som är tung som solen men liten som jorden. En enda sådan supernova kan under några veckor överglänsa en hel galax. Sammanlagt hittade de två forskargrupperna drygt 50 avlägsna supernovor som verkade lysa svagare än väntat. Det tydde på att universums utvidgning går allt snabbare.
Fallgroparna hade varit många, så när resultaten kom blev forskarna faktiskt stärkta av att båda grupperna kommit fram till samma överraskande slutsats.
Att universum utvidgar sig alltsedan Big Bang för nästan 14 miljarder år sedan har varit känt i årtionden. Men att utvidgningen accelereras är häpnadsväckande. Kommer accelerationen att fortsätta blir iskyla universums öde.
En okänd mörk energi tros driva på accelerationen. Vad denna mörka energi är för något är en stor gåta, kanske fysikens största i dag. Men det är känt att den mörka energin utgör tre fjärdedelar av världsalltet. Därmed har årets Nobelpristagare bidragit till att vi numera måste konfrontera ett universum som till stora delar visat sig vara helt okänt för oss. Och allt är möjligt igen.
* Saul Perlmutter, amerikansk medborgare. Född 1959 (52 år) i Champaign-Urbana, IL, USA. Fil.dr 1986 vid University of California, Berkeley, CA, USA. Head of the Supernova Cosmology Project, Professor of Astrophysics, Lawrence Berkeley National Laboratory och University of California, Berkeley, CA, USA.
* Brian P. Schmidt, amerikansk och australisk medborgare. Född 1967 (44 år) i Missoula, MT, USA. Fil.dr 1993 vid Harvard University, Cambridge, MA, USA. Head of the High-z Supernova Search Team, Distinguished Professor, Australian National University, Weston Creek, Australien.
* Adam G. Riess, amerikansk medborgare. Född 1969 (42 år) i Washington, DC, USA. Fil.dr 1996 vid Harvard University, Cambridge, MA, USA. Professor of Astronomy and Physics, Johns Hopkins University och Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA.
Prissumma: 10 miljoner svenska kronor, med ena hälften till Saul Perlmutter och andra hälften gemensamt till Brian Schmidt och Adam Riess.
Priset utdelas för upptäckten utav att universums flykthastighet ökar och har nu bekräftas med ett nobelpris i fysik 2011. Genom att studera vita dvärgsolar med en massa som vår egen sol och storlek som vår jord samt med en tvillingsol i ett omlopp kring varandra, så har man upptäckt att en vita dvärgsolen tar materia ifrån tvillingsolen vilket inte är så konstigt då gravitationen på ytan av dvärgsolen är enorm och tvillingsolen har betydligt mindre grepp på sitt egna gasmoln. Jämför jorden med månen som inte har kvar sin atmosfär. När den vita dvärg solen har tagit åt sig en massa och når 1.4 solmassor så exploderar dvärgsolen och blir till en supernova typ Ia. Detta är något som händer väldigt sällan i en galax, en eller två gånger på tusen år.
Men med hjälp att avsöka avlägsna supernovor med hjälp av en CCD laddningskopplad ljuskänslig halvledare detektor. Då man har nått en ljuskänslighet som fångar ca 70 procents av det infallande ljuset, som i jämförelse med fotografisk film som endast fångar 2 procent av det infallande ljuset så har det varit möjligt att redovisa nya resultat.
Genom att kyla ned CCD så sänker man det termiska bruset i halvledarematerialet. Man kan också genom att öppna och stänga slutaren mappar man bort bruset ifrån den verkliga bilden. Genom att använda en bildförstärkare kan man utöka känsligheten så att en enda foton kan registreras.
Genom att scanna stora områden på himlavalvet med hjälp av CCD teknik upptäckte de två teamen ungefär 50 olika supernovor av typ Ia samt att ljusemotionen var lika i alla de olika fallen så kunde man räkna ut distansen till supernovorna och bestämma den accelererande expansionen. Detta hade till följd att den förväntade avstannandet av expansionen på grund av gravitation inte stämde utan att resultatet av accelererande expansionen endast kan förklaras med en 75 % mörk energi och en 20 % mörk materia som finns närvarande någonstans i universum.
En möjlig förklaring kan vara att om man tänder ett ljus och det är det enda som finns i universum i det ögonblicket, så kommer ljuset som består av fotoner att expandera åt alla håll som i en "ballong" som man blåser upp med ljusets hastighet från ljuskällan i centrum av ballongen. För en iakttagare som befinner sig i rörelse någonstans mellan centrum och ballongens med ljushastighetens expanderande kant, så är allt som existerar åt andra hållet, ej någonsin möjligt att upptäcka, på grund av att ljuset inte hinner ikapp sig själv. När ljusballongen utvidgar sig skapas höjd, bredd, längd och tid i ett icke innan rumsbaserat tomrum, man kan därefter mäta tid och rymd. På den plats iakttagaren befinner sig, skapas således ett universum som är en del av den totala " ballongen".
Man kan grovt likna vårat universum som en klyfta i en apelsin med 5 % massa.
Totalt så finns den stora eftersökta massan i de övriga klyftorna. Dessa 19 klyftorna kan ses som parallella universa i "ballongen". I och med att massan i klyftorna får större utrymme så blir den gravitations påverkan mindre och mindre vilket gör att flykthastigheten ökar med tiden.