Schematický pohľad na novú trojrozmernú mapu SDSS. klikni na zväčšenie
Astronómovia z UC Berkeley vytvorili najkomplexnejšiu trojrozmernú mapu vesmíru, aká bola kedy publikovaná. Obsahuje 600 000 galaxií a rozširuje sa do vesmíru o 5,6 miliárd svetelných rokov. Táto mapa umožňuje astronómom študovať dôkazy temnej energie - záhadnej sily urýchľujúcej expanziu vesmíru.
Tím astronómov vedený Nikhilom Padmanabhanom a Davidom Schlegelom publikoval najväčšiu trojrozmernú mapu, ktorá bola kedy postavená. Klinový kosmický kúsok vesmíru, ktorý pokrýva desatinu severnej oblohy, zahŕňa 600 000 jedinečne žiarivých červených galaxií a zasahuje hlboko do vesmíru 5,6 miliárd svetelných rokov, čo zodpovedá 40 percentám cesty späť do Veľkého tresku.
Schlegel je člen divízie vo fyzickej divízii Lawrence Berkeley National Laboratory a Padmanabhan sa k Laboratórii fyzickej divízie pripojí v septembri ako člen komornej rady a Hubble Fellow; v súčasnosti je na Princetonskej univerzite. Spolu so svojimi spoluautormi sú členmi Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a skôr vytvorili menšie trojrozmerné mapy pomocou SDSS ďalekohľadu v Novom Mexiku, aby starostlivo zbierali spektrá jednotlivých galaxií a vypočítali ich vzdialenosti meraním ich červených posunov.
„Novinkou na tejto mape je to, že je vôbec najväčšia,“ hovorí Padmanabhan, „a nezávisí od individuálnych spektier.“
Padmanabhan hovorí, že hlavným motívom na vytváranie rozsiahlych trojrozmerných máp je porozumieť tomu, ako je hmota distribuovaná vo vesmíre. "Najjasnejšie galaxie sú ako majáky - tam, kde je svetlo, je to, kde je hmota."
Schlegel hovorí, že „pretože táto mapa pokrýva omnoho väčšie vzdialenosti ako predchádzajúce mapy, umožňuje nám zmerať štruktúry až o miliardu svetelných rokov.“
Zmeny v galaktickej distribúcii, ktoré tvoria viditeľné štruktúry vo veľkom meradle, sú priamo odvodené od zmien teploty kozmického mikrovlnného pozadia, odrážajúc oscilácie v hustom ranom vesmíre, ktoré boli merané s veľkou presnosťou experimentmi prenášanými balónom a satelitom WMAP.
Výsledkom je prirodzený „vládca“ tvorený pravidelnými variáciami (niekedy nazývanými „baryonové oscilácie“ s baryónmi ako skratka pre bežnú hmotu), ktoré sa opakujú v intervaloch približne 450 miliónov svetelných rokov.
„Bohužiaľ je to nepohodlne veľké pravítko,“ hovorí Schlegel. "Museli sme vzorkovať obrovský objem vesmíru, aby sa zmestili vládca dovnútra."
Padmanabhan hovorí: „Aj keď je vesmír 13,7 miliárd rokov, v skutočnosti to nie je veľa času, keď meriate pomocou pravítka, ktoré je označené iba každých 450 miliónov svetelných rokov.“
Distribúcia galaxií odhaľuje veľa vecí, ale jednou z najdôležitejších je miera záhadnej temnej energie, ktorá predstavuje asi tri štvrtiny hustoty vesmíru. (Temná hmota predstavuje zhruba ďalších 20 percent, zatiaľ čo menej ako 5 percent je bežná záležitosť toho druhu, ktorý zviditeľňuje galaxie.)
"Temná energia je termín, ktorý používame na pozorovanie expanzie vesmíru," poznamenáva Padmanabhan. „Pri pohľade na to, kde boli rozdiely hustoty v čase kozmického mikrovlnného pozadia“ - iba asi 300 000 rokov po Veľkom tresku - „a zistením, ako sa vyvíjajú na mapu pokrývajúcu posledných 5,6 miliárd rokov, zistíme, či naše odhady temnej energie sú správne. “
Nová mapa ukazuje, že rozsiahle štruktúry sú skutočne distribuované, ako by naznačovali súčasné predstavy o urýchľujúcom sa rozširovaní vesmíru. Predpokladané rozdelenie temnej hmoty na mape, ktoré je síce neviditeľné ovplyvnené gravitáciou rovnako ako obyčajná hmota, tiež zodpovedá súčasnému porozumeniu.
Čo umožnilo vytvorenie veľkej novej trojrozmernej mapy, bol rozsiahly ďalekohľad Sloan Digital Sky Survey, ktorý pokrýva trojrozmerné zorné pole (spln je približne pol stupňa) plus výber konkrétneho druhu galaktického „Maják“ alebo značka vzdialenosti: svetelné červené galaxie.
"Sú to mŕtve, červené galaxie, niektoré z najstarších vo vesmíre - v ktorých všetky rýchlo horiace hviezdy už dávno vyhoreli a zostávajú iba staré červené hviezdy," hovorí Schlegel. "Nielenže sú to najčervenšie galaxie, ale aj tie najjasnejšie viditeľné na veľké vzdialenosti."
Astronómovia prieskumu Sloan Digital Sky Survey spolupracovali s kolegami v austrálskom tíme pre dva stupne terénu na priemernej farbe a červenom posune vzorky 10 000 červených svetelných galaxií, pričom farbu galaxie priradili k vzdialenosti. Tieto merania potom aplikovali na 600 000 takýchto galaxií, aby vykreslili svoju mapu.
Padmanabhan pripúšťa, že „existuje štatistická neistota pri použití vzťahu jas-vzdialenosť odvodeného z 10 000 červených svetelných galaxií na všetkých 600 000 bez ich individuálneho merania. Hra, ktorú hráme, máme toľko, že priemery nám stále poskytujú veľmi užitočné informácie o ich distribúcii. A bez toho, aby sme museli merať ich spektrá, sa môžeme pozerať oveľa hlbšie do vesmíru. “
Schlegel súhlasí s tým, že vedci zďaleka nedosahujú požadovanú presnosť. "Ukázali sme však, že takéto merania sú možné a stanovili sme východiskový bod pre štandardného vládcu vyvíjajúceho sa vesmíru."
Hovorí, že „ďalším krokom je návrh presného experimentu, pravdepodobne na základe úprav ďalekohľadu SDSS. V Berkeley Lab pracujeme s inžiniermi na prepracovaní ďalekohľadu tak, aby robil to, čo chceme. “
„Zhlukovanie svetelných červených galaxií v zobrazovacích údajoch prieskumu digitálnej oblohy Sloan,“ od Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Alexey Makarov, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eisenstein, Douglas P. Finkbeiner, James E. Gunn, David W. Hogg, ?? bf? Eljko Ivezić, Gillian R. Knapp, Jon Loveday, Robert H. Lupton, Robert C. Nichol, Donald P. Schneider, Michael A. Strauss, Max Tegmark a Donald G. York sa objavia v Mesačných oznámeniach Kráľovskej astronomickej spoločnosti a sú teraz k dispozícii online na adrese http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS je riadené Konzorciom astrofyzikálneho výskumu pre zúčastnené inštitúcie, ktorými sú Americké múzeum prírodnej histórie, Astrofyzikálny inštitút Potsdam, Univerzita v Bazileji, Cambridge University, Case Western Reserve University, Chicago, Univerzita Drexel, Fermilab, Inštitút pre Advanced Study, Japan Participation Group, Johns Hopkins University, Spoločný inštitút pre atómovú astrofyziku, Kavliho inštitút pre astrofyziku a kozmológiu, Kórejská skupina vedcov, Čínska akadémia vied (LAMOST), Národné laboratórium Los Alamos, Max- Planckov inštitút pre astronómiu (MPIA), Max-Planckov inštitút pre astrofyziku (MPA), New Mexico State University, Ohio State University, Pittsburghská univerzita, Portsmouthská univerzita, Princetonská univerzita, Námorné observatórium Spojených štátov a univerzita Washingtonu.
Financovanie SDSS poskytuje Nadácia Alfreda P. Sloana, zúčastnené inštitúcie, Národná vedecká nadácia, Ministerstvo energetiky USA, Národná správa letectva a kozmického priestoru, Japonská Monbukagakusho, Spoločnosť Max Planck a Rada pre financovanie vysokoškolského vzdelávania pre Anglicka. Navštívte webovú stránku SDSS na adrese http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab je národné laboratórium amerického ministerstva energetiky so sídlom v Berkeley v Kalifornii. Vykonáva neklasifikovaný vedecký výskum a riadi ho Kalifornská univerzita. Navštívte našu webovú stránku na adrese http://www.lbl.gov.
Pôvodný zdroj: Berkeley Lab
