Pokiaľ ide o presnosť, všetci sa usilujú o sto percent, ale meranie kozmických vzdialeností ponecháva trochu viac náhody. Pred niekoľkými dňami vedci z Baryonského oscilačného spektroskopického prieskumu (BOSS) oznámili svetu, že boli schopní zmerať vzdialenosť ku galaxiám vzdialeným viac ako šesť miliárd svetelných rokov na úroveň spoľahlivosti iba jedného percenta. Ak sa toto oznámenie nezdá byť vzrušujúce, zamyslite sa nad tým, čo to znamená pre ďalšie štúdie. Tieto nové merania dávajú parameter vlastnostiam všadeprítomnej „temnej energie“ - zdroja univerzálnej expanzie.
„V našom každodennom živote nie je veľa vecí, ktoré vieme s presnosťou na jedno percento,“ povedal David Schlegel, fyzik z Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) a hlavný vyšetrovateľ BOSS. "Teraz viem, že veľkosť vesmíru je lepšia ako viem, v akej veľkosti je môj dom."
Zistenia výskumného tímu predstavil na stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti astronóm Harvardskej univerzity Daniel Eisenstein, riaditeľ Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), celosvetovej organizácie, ktorá zahŕňa BOSS. Sú podrobne opísané v sérii článkov predložených časopisom v rámci spolupráce BOSS minulý mesiac, ktoré sú teraz k dispozícii ako online predtlače.
"Stanovenie vzdialenosti je základnou výzvou astronómie," uviedol Eisenstein. "Na oblohe vidíš niečo - ako ďaleko je to?" Akonáhle viete, ako ďaleko je, naučiť sa všetko o ňom je zrazu oveľa jednoduchšie. “
Pokiaľ ide o meranie vzdialeností vo vesmíre, astronómovia použili veľa metód. Meranie vzdialeností od planét bolo dosiahnuté pomocou radaru, ale má svoje obmedzenia a ísť ďalej do vesmíru znamená menej priamu metódu. Aj keď sa ukázalo, že sú neuveriteľne presné, stále existuje faktor neistoty - faktor vyjadrený v percentách. Napríklad, ak ste mali zmerať vzdialenosť od objektu vzdialeného 200 míľ od skutočnej hodnoty 2 míle, potom ste zmerali s presnosťou 1%. Z kozmického hľadiska je len niekoľko stoviek hviezd a hrsť hviezdokopov skutočne dosť blízko na to, aby boli ich vzdialenosti tak presne predpovedané. Bývajú v Mliečnej ceste a sú vzdialené len niekoľko tisíc svetelných rokov. BOSS to vedie do extrému ... jeho merania presahujú naše galaktické hranice, viac ako miliónkrát ďalej, a mapujú vesmír s bezkonkurenčnou presnosťou.
Vďaka týmto novým, veľmi presným meraniam vzdialenosti robia astronómovia BOSS pokrok v oblasti temnej energie. „Zatiaľ nechápeme, čo je temná energia,“ vysvetlil Eisenstein, „ale môžeme zmerať jej vlastnosti. Potom porovnávame tieto hodnoty s tým, čo očakávame, vzhľadom na naše súčasné chápanie vesmíru. Čím lepšie sú naše merania, tým viac sa môžeme naučiť. “
Ako sa to robí? Dosiahnuť jednopercentné meranie za šesť miliárd svetelných rokov nie je také ľahké ako meranie objektu slnečnej sústavy alebo dokonca objektu obsiahnutého v našej galaxii. Tu prichádza do hry BOSS. Je to najväčší zo štyroch projektov, ktoré tvoria Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), a bol postavený tak, aby využíval túto techniku: meranie tzv. distribúcia galaxií vo vesmíre. Tieto vlnky sú podpisom tlakových vĺn, ktoré kedysi plavili raný vesmír v čase, keď boli veci také horúce a husté, že fotóny pochodovali spolu s baryónmi - látka, ktorá vytvára jadrá atómov. Pretože je známa veľkosť zvlnenia, môže byť táto veľkosť teraz meraná mapovaním galaxií.
„Vďaka týmto meraniam galaxie nám príroda poskytla krásneho vládcu,“ povedala Ashley Rossová, astronómka z University of Portsmouth. „Pravítko je dlhé pol miliardy svetelných rokov, takže ho môžeme použiť na presné meranie vzdialeností aj z veľmi vzdialených miest.
Vďaka špecializovanému prístrojovému vybaveniu, ktoré dokáže vykonávať podrobné merania tisícok galaxií súčasne, BOSS prevzal obrovskú výzvu - zmapovanie polohy viac ako milióna galaxií. "Za jasnej noci, keď všetko pôjde dokonale, môžeme na mapu pridať viac ako 8 000 galaxií a kvazarov," uviedol Kaike Pan, ktorý vedie tím pozorovateľov v 2,5-metrovom ďalekohľade SDSS-III na observatóriu Apache Point Observatory v Apache Point Observatory v Nové Mexiko.
Hoci výskumný tím BOSS predstavil svoje skoré mapy galaxií a začal merania BAO pred rokom, tieto nové údaje pokrývajú dvakrát toľko územia a poskytujú ešte presnejšie merania - vrátane údajov pre blízke galaxie. „Vykonanie týchto meraní na dvoch rôznych vzdialenostiach nám umožňuje vidieť, ako sa v priebehu času zmenilo rozšírenie vesmíru, čo nám pomôže pochopiť, prečo sa zrýchľuje,“ vysvetlila astronómka University of Portsmouth Rita Tojeiro, ktorá spolupredsedá zhlukovaniu galaxií BOSS. pracovná skupina spolu s Jeremym Tinkerom z New York University.
Podobnú štúdiu robí aj Mariana Vargas-Magana, postdoktorandka na Carnegie Mellon University. Aby umožnila ešte väčšiu presnosť, skúma jemné efekty, ktoré by mohli ovplyvniť merania BOSS. "Keď sa snažíte dosiahnuť jedno percento, musíte byť paranoidní o všetkom, čo by sa mohlo pokaziť aj mierne zle," povedal Vargas-Magana - napríklad malé rozdiely v spôsobe identifikácie galaxií by mohli vyhodiť celé meranie ich distribúcie, takže rôzne časti oblohy sa museli starostlivo skontrolovať. „Našťastie,“ povedal Vargas-Magana, „v našom tíme je veľa starostlivých ľudí, ktorí si overujú naše predpoklady. Až budú všetci spokojní, sme si istí, že nám nič neuniklo. “
V súčasnosti sa tieto nové nálezy BOSS javia byť konzistentné s tým, čo považujeme za formu temnej energie - konštantu nájdenú v celej histórii vesmíru. Podľa správy je táto „kozmologická konštanta“ jedným zo šiestich čísel potrebných na vytvorenie modelu, ktorý sa zhoduje s rozsahom a štruktúrou vesmíru. Schlegel porovnáva tento šesťciferný model so sklenenou tabuľou, ktorá je pripevnená skrutkami, ktoré predstavujú rôzne merania histórie vesmíru. "BOSS má teraz jeden z najpevnejších z týchto skrutiek a my sme mu dali ešte jednu polovicu zákruty," povedal Schlegel. "Zakaždým, keď narastie napätie a sklo sa nerozbije, je to úspech modelu."
Pôvodný zdroj článku: Sloan Digital Sky Survey III News Release. Ďalšie čítanie: Max Planck Institute News Release.
