V roku 1929 Edwin Hubble navždy zmenil naše chápanie vesmíru tým, že ukázal, že vesmír je v stave expanzie. Do 90. rokov astronómovia zistili, že rýchlosť, akou sa rozširuje, sa v skutočnosti zrýchľuje, čo následne viedlo k teórii „temnej energie“. Odvtedy sa astronómovia a fyzici snažili zistiť existenciu tejto sily zmeraním jej vplyvu na vesmír.
Najnovšie v tomto úsilí pochádza zo Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), kde medzinárodný tím vedcov oznámil, že dokončil vytváranie najpresnejších meraní vesmíru doteraz. Známe ako Baryonský oscilačný spektroskopický prieskum (BOSS), ich merania spôsobili nové obmedzenia vo vlastnostiach temnej energie.
Nové merania predstavil astronóm Harvardskej univerzity Daniel Eisenstein na nedávnom stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti. Ako riaditeľ Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) strávil spolu so svojim tímom posledných desať rokov meraním vesmíru a pravidelnými fluktuáciami hustoty normálnej hmoty, aby zistil, ako sú galaxie distribuované v celom vesmíre.
A po desiatich rokoch výskumu bol tím BOSS schopný vytvoriť trojrozmernú mapu vesmíru, ktorá pokrýva viac ako šesť miliárd svetelných rokov. A zatiaľ čo iné nedávne prieskumy sa pozerali ďalej do diaľky - až do vzdialenosti 9 a 13 miliárd svetelných rokov - mapa BOSS je jedinečná v tom, že sa môže pochváliť najvyššou presnosťou akejkoľvek kozmologickej mapy.
Tím BOSS bol skutočne schopný zmerať rozloženie galaxií vo vesmíre a vo vzdialenosti 6 miliárd svetelných rokov s presnosťou 1%. Určenie povahy kozmických objektov na veľké vzdialenosti nie je kvôli účinkom relativity ľahké. Ako povedal Dr. Eisenstein časopisu Space Magazine e-mailom:
„Vzdialenosti sú dlhodobou výzvou v astronómii. Zatiaľ čo ľudia často dokážu posúdiť vzdialenosť kvôli nášmu ďalekohľadu, galaxie za Mliečnou cestou sú príliš ďaleko na to, aby ich využili. A pretože galaxie prichádzajú v širokej škále vnútorných veľkostí, je ťažké posúdiť ich vzdialenosť. Je to ako pozerať sa na vzdialenú horu; úsudok o jeho vzdialenosti je spojený s úsudkom o jeho výške. “
V minulosti astronómovia robili presné merania objektov v miestnom vesmíre (tj planéty, susedné hviezdy, zhluky hviezd) tým, že sa spoliehali na všetko od radaru k červenému posunu - mieru, do ktorej sa vlnová dĺžka svetla posúva smerom k červenému koncu spektrum. Čím väčšia je vzdialenosť objektu, tým väčšia je miera neistoty.
A doteraz boli ich vzdialenosti merané s presnosťou na jedno percento percent chýb iba objekty, ktoré sú niekoľko tisíc svetelných rokov od Zeme - t. J. V galaxii Mliečná dráha. Ako najväčší zo štyroch projektov, ktoré tvoria Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), sa BOSS odlišuje tým, že sa spolieha predovšetkým na meranie toho, čo sa nazýva „baryónové akustické oscilácie“ (BAO).
Toto sú v podstate jemné periodické vlnky v distribúcii viditeľnej baryonickej (t.j. normálnej) hmoty vo vesmíre. Daniel Eisenstein vysvetlil:
„BOSS meria expanziu vesmíru dvoma primárnymi spôsobmi. Prvým je použitie akustických oscilácií baryónov (odtiaľ názov prieskumu). Zvukové vlny, ktoré cestujú počas prvých 400 000 rokov po Veľkom tresku, vytvárajú uprednostňovanú stupnicu na oddelenie párov galaxií. Meraním tejto preferovanej separácie vo vzorke mnohých galaxií môžeme odvodiť vzdialenosť k vzorke.
„Druhou metódou je meranie toho, ako sa zhlukovanie galaxií líši medzi pármi orientovanými pozdĺž priamky v porovnaní s priečnymi k priamkam. Expanzia vesmíru môže spôsobiť, že toto zoskupovanie bude asymetrické, ak sa pri prevode červených posunov na vzdialenosť použije nesprávna história expanzie. “
S týmito novými, vysoko presnými meraniami vzdialenosti budú môcť astronómovia BOSS študovať vplyv tmavej hmoty oveľa presnejšie. "Rôzne modely temnej energie sa líšia v tom, ako akcelerácia expanzie vesmíru v priebehu času pokračuje," uviedol Eisenstein. „BOSS meria históriu rozširovania, čo nám umožňuje odvodiť mieru zrýchlenia. Zistili sme výsledky, ktoré sú vysoko konzistentné s predpoveďami kozmologického konštantného modelu, tj modelu, v ktorom má temná energia v priebehu času konštantnú hustotu. “
Okrem merania distribúcie normálnej hmoty, aby sa určil vplyv temnej energie, spolupráca v SDSS-III pracuje na mapovaní Mliečnej dráhy a hľadaní extrasolárnych planét. Merania BOSS sú podrobne opísané v sérii článkov, ktoré boli minulým mesiacom zaslané časopisom v rámci spolupráce BOSS a ktoré sú teraz k dispozícii online.
A BOSS nie je jediným úsilím pochopiť rozsiahlu štruktúru nášho vesmíru a to, ako ho formovali všetky jeho záhadné sily. Len minulý mesiac profesor Stephen Hawking oznámil, že superpočítačové centrum COSMOS na univerzite v Cambridge bude vytvárať doteraz najpodrobnejšiu 3D mapu vesmíru.
Dúfajú tiež, že sa spoliehajú na údaje získané údajmi CMB získanými satelitom Planck ESA a informáciami z prieskumu temnej energie a zmerajú vplyv, ktorý má temná energia na distribúciu hmoty v našom vesmíre. Kto vie? O niekoľko rokov môžeme veľmi dobre pochopiť, ako všetky základné sily riadiace vesmír spolupracujú.
