Vedci z prieskumu Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ktorí používajú špičkovú počítačovú vedu na množstvo nových astronomických údajov, dnes informovali o prvej robustnej detekcii kozmického zväčšenia na veľkých mierkach, čo je predikcia Einsteinovej všeobecnej teórie relativity, ktorá sa uplatňuje na distribúciu galaxií. , tmavá hmota a vzdialené kvasary.
Tieto nálezy, prijaté na uverejnenie v Astrofyzikálnom časopise, podrobne opisujú jemné deformácie, ktorým svetlo prechádza, keď prechádza zo vzdialených kvasarov sieťou temnej hmoty a galaxií predtým, ako sa dostanú k pozorovateľom tu na Zemi.
Objavom SDSS sa končí dvojročná nezhoda medzi skoršími meraniami zväčšenia a inými kozmologickými testami vzťahu medzi galaxiami, tmavou hmotou a celkovou geometriou vesmíru.
„Skreslenie tvarov pozadia galaxií v dôsledku gravitačných šošoviek bolo prvýkrát pozorované pred desiatimi rokmi, ale nikto nebol schopný spoľahlivo zistiť zväčšovaciu časť šošovkového signálu,“ vysvetlil vedecký výskumník Ryan Scranton z University of Pittsburgh.
Keď svetlo prechádza svojou 10 miliárdročnou cestou zo vzdialeného kvasaru, je vychýlené a sústredené gravitačným ťahom temnej hmoty a galaxií, čo je efekt známy ako gravitačné šošovky. Vedci SDSS definitívne zmerali mierne rozjasnenie alebo „zväčšenie“ kvázarov a spojili efekt s hustotou galaxií a tmavej hmoty pozdĺž cesty kvasarového svetla. Tím SDSS zistil toto zväčšenie v jase 200 000 kvasarov.
Aj keď gravitačné šošovky sú základnou predikciou Einsteinovej všeobecnej relativity, objav spolupráce SDSS dodáva nový rozmer.
„Pozorovanie účinku zväčšenia je dôležitým potvrdením základnej predikcie Einsteinovej teórie,“ vysvetlil spolupracovník SDSS Bob Nichol na University of Portsmouth (UK). „Poskytuje to tiež zásadnú kontrolu konzistencie štandardného modelu vyvinutého na vysvetlenie súhry galaxií, zhlukov galaxií a temnej hmoty.“
Astronómovia sa snažia zmerať tento aspekt gravitácie šošoviek už dve desaťročia. Signál zväčšenia je však veľmi malý efekt - tak malé, ako pár percentné zvýšenie svetla prichádzajúceho z každého kvasaru. Odhalenie takej malej zmeny si vyžadovalo veľmi veľkú vzorku kvasarov s presným meraním ich jasu.
„Zatiaľ čo mnoho skupín v minulosti hlásilo detekciu kozmického zväčšenia, ich súbory údajov neboli dostatočne veľké alebo presné na to, aby umožnili definitívne meranie, a výsledky bolo ťažké zladiť so štandardnou kozmológiou,“ dodal Brice Menard, vedecký pracovník v Ústav pre pokročilé štúdium v Princetone, NJ.
Prielom prišiel začiatkom tohto roka pomocou presne kalibrovanej vzorky 13 miliónov galaxií a 200 000 kvasarov z katalógu SDSS. Plne digitálne údaje dostupné z SDSS vyriešili mnohé technické problémy, ktoré trápili predchádzajúce pokusy zmerať zväčšenie. Kľúčom k novému meraniu však bol vývoj nového spôsobu nájdenia kvasarov v údajoch SDSS.
"Vzali sme špičkové nápady zo sveta informatiky a štatistiky a aplikovali ich na naše údaje," vysvetlil Gordon Richards z Princetonskej univerzity.
Richards vysvetlil, že pomocou nových štatistických techník vedci SDSS dokázali extrahovať vzorku kvasarov 10-krát väčšiu ako konvenčné metódy, čo umožnilo mimoriadnu presnosť potrebnú na nájdenie signálu zväčšenia. "Naše jasné zistenie signálu šošoviek by sa nemohlo uskutočniť bez týchto techník," uzavrel Richards.
Nedávne pozorovania rozsiahlej distribúcie galaxií, kozmického mikrovlnného pozadia a vzdialených supernov viedli astronómov k vývoju „štandardného modelu“ kozmológie. V tomto modeli viditeľné galaxie predstavujú iba malý zlomok všetkej hmoty vesmíru, zvyšok tvorí tmavá hmota.
Aby sa však zladili predchádzajúce merania signálu kozmického zväčšenia s týmto modelom, bolo potrebné urobiť nepravdepodobné predpoklady o tom, ako sú galaxie distribuované relatívne k dominantnej temnej hmote. To viedlo niektorých k záveru, že základný kozmologický obraz bol nesprávny alebo prinajmenšom nekonzistentný. Presnejšie výsledky SDSS však naznačujú, že predchádzajúce súbory údajov pravdepodobne nespĺňali výzvu merania.
"Vďaka kvalitným údajom z SDSS a nášmu oveľa lepšiemu spôsobu výberu kvasarov sme tento problém položili," uviedol Scranton. "Naše meranie je v zhode so zvyškom toho, čo nám hovorí vesmír a nepríjemná nezhoda je vyriešená."
"Teraz, keď sme preukázali, že môžeme spoľahlivo zmerať kozmické zväčšenie, bude ďalším krokom jeho použitie ako nástroja na štúdium interakcie medzi galaxiami, tmavou hmotou a svetlom oveľa podrobnejšie," uviedol Andrew Connolly univerzity v Pittsburghu.
Pôvodný zdroj: SDSS News Release
