Jaunās SDSS trīsdimensiju kartes shematisks skats. Noklikšķiniet, lai palielinātu
UC Berkeley astronomi ir izveidojuši visaptverošāko trīsdimensiju Visuma karti, kas jebkad publicēta. Tas satur 600 000 galaktiku un kosmosā izplešas 5,6 miljardus gaismas gadu. Šī karte ļauj astronomiem izpētīt tumšās enerģijas pierādījumus - noslēpumaino spēku, kas paātrina Visuma paplašināšanos.
Nikhila Padmanabhana un Deivida Šlēgela vadītā astronomu komanda ir publicējusi lielāko jebkad izveidoto Visuma trīsdimensiju karti, ķīļa formas kosmosa šķēli, kas aptver desmito daļu ziemeļu debesu, aptver 600 000 unikāli gaismas sarkanās galaktikas, un izplatība kosmosā ir 5,6 miljardi gaismas gadu, kas ir līdzvērtīgi 40 procentiem laika atpakaļ uz Lielo sprādzienu.
Šlēgels ir dalīts līdzstrādnieks Lorensa Bērklija Nacionālās laboratorijas fizikas nodaļā, un Padmanabāns septembrī pievienosies laboratorijas Fizikas nodaļai kā kamerlaina un Habla līdzstrādnieks; šobrīd viņš ir Prinstonas universitātē. Viņi un viņu līdzautori ir Sloan Digital Sky Survey (SDSS) locekļi un iepriekš ir sagatavojuši mazākas trīsdimensiju kartes, izmantojot SDSS teleskopu Ņūmeksikā, lai saudzīgi savāktu atsevišķu galaktiku spektrus un aprēķinātu attālumus, izmērot to sarkano nobīdi.
"Jaunums šajā kartē ir tas, ka tā ir visu laiku lielākā," saka Padmanabhans, "un tā nav atkarīga no individuālajiem spektriem."
Galvenais motīvs liela mēroga trīsdimensiju karšu izveidošanai ir saprast, kā matērija tiek izplatīta Visumā, saka Padmanabhans. "Spilgtākās galaktikas ir kā bākas - kur ir gaisma, tur, kur ir jautājums."
Šlēgels saka, ka “tā kā šī karte aptver daudz lielākus attālumus nekā iepriekšējās kartes, tā ļauj mums izmērīt struktūras, kas ir tikpat lielas kā miljards gaismas gadu pāri”.
Galaktisko sadalījumu variācijas, kas veido redzamas liela mēroga struktūras, ir tieši radušās no kosmiskā mikroviļņu fona temperatūras svārstībām, atspoguļojot svārstības blīvajā agrīnajā Visumā, kuras ar lielu precizitāti izmērītas ar balonu eksperimentiem un WMAP satelītu.
Rezultāts ir dabisks “lineāls”, ko veido regulāras variācijas (dažreiz sauktas par “baronu svārstībām” ar baroniem kā saīsinājumu parastajai vielai), kas atkārtojas ar aptuveni 450 miljonu gaismas gadu intervālu.
"Diemžēl tas ir neērti izmēra lineāls," saka Šlēgels. "Mums bija jānolasa milzīgs Visuma tilpums, lai tas būtu piemērots lineālam."
Saka Padmanabhans: “Lai arī Visums ir 13,7 miljardi gadu vecs, tas tiešām nav daudz laika, kad jūs mērāt ar lineālu, kurš tiek apzīmēts tikai ik pēc 450 miljoniem gaismas gadu.”
Galaktiku sadalījums atklāj daudzas lietas, bet viens no vissvarīgākajiem ir noslēpumainas tumšās enerģijas mērs, kas veido apmēram trīs ceturtdaļas no Visuma blīvuma. (Tumšā matērija veido aptuveni vēl 20 procentus, savukārt mazāk nekā 5 procenti ir tāda veida parastā viela, kas padara redzamas galaktikas.)
“Tumšā enerģija ir tikai termins, ko mēs izmantojam, lai novērotu, ka Visuma paplašināšanās paātrinās,” atzīmē Padmanabhans. “Aplūkojot, kur blīvuma izmaiņas bija kosmiskā mikroviļņu fona laikā” - tikai apmēram 300 000 gadus pēc lielā sprādziena - un “redzot, kā tās attīstās kartē, kas aptver pēdējos 5,6 miljardus gadu, mēs varam redzēt, vai mūsu aprēķini tumšās enerģijas ir pareizi. ”
Jaunā karte rāda, ka liela mēroga struktūras patiešām ir sadalītas tā, kā varētu domāt pašreizējās idejas par Visuma paātrinātu paplašināšanos. Karšu pieņemtais tumšās matērijas sadalījums, kuru, kaut arī neredzamo, gravitācija ietekmē tāpat kā parasto matēriju, arī atbilst pašreizējai izpratnei.
Lielo jauno trīsdimensiju karti padarīja iespējamu Sloan Digital Sky Survey platā lauka teleskops, kas aptver trīs grādu redzes lauku (pilnmēness ir apmēram puse grāda), kā arī īpaša veida galaktikas izvēli. “Bāka” vai attāluma marķieris: gaiši sarkanas galaktikas.
"Tās ir mirušas, sarkanas galaktikas, dažas no vecākajām Visumā - kurās visas ātri degošās zvaigznes jau sen ir izdegušas un palikušas tikai vecās sarkanās zvaigznes," saka Šlēgelis. "Šīs ir ne tikai sarkanākās galaktikas, bet arī spilgtākās, redzamas lielos attālumos."
Sloan Digital Sky Survey astronomi strādāja ar kolēģiem Austrālijas Divpakāpju lauka komandā, lai iegūtu vidējo krāsu un sarkano nobīdi 10000 sarkano gaismas galaktiku paraugiem, saistot galaktiku krāsu ar attālumu. Pēc tam viņi izmantoja šos mērījumus 600 000 šādām galaktikām, lai noformētu savu karti.
Padmanabāns atzīst, ka “pastāv statistiska nenoteiktība, piemērojot spilgtuma un attāluma attiecību, kas iegūta no 10 000 sarkanām gaismas galaktikām, visiem 600 000, tos atsevišķi nemērot. Spēle, kuru spēlējam, ir tik daudz, ka vidējie rādītāji joprojām sniedz ļoti noderīgu informāciju par to sadalījumu. Un, nemērot viņu spektrus, mēs varam ielūkoties kosmosā daudz dziļāk. ”
Šlēgels piekrīt, ka pētnieki ir tālu no vēlamās precizitātes sasniegšanas. "Bet mēs esam parādījuši, ka šādi mērījumi ir iespējami, un mēs esam izveidojuši sākumpunktu attīstošā Visuma standarta valdniekam."
Viņš saka, ka “nākamais solis ir precīza eksperimenta izstrāde, iespējams, pamatojoties uz SDSS teleskopa modifikācijām. Mēs strādājam ar Berkeley Lab inženieriem, lai pārveidotu teleskopu, lai izdarītu to, ko mēs vēlamies darīt. ”
“Gaismas sarkano galaktiku klasterizācija Sloan Digital Sky Survey Imaging Data”, izmantojot Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Aleksejs Makarovs, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eizenšteins, 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, Makss Tegmarks un Donalds G. Jorks parādīsies Karaliskās astronomijas biedrības ikmēneša paziņojumos un tagad ir pieejami tiešsaistē vietnē http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS pārvalda iesaistīto institūciju astrofizisko pētījumu konsorcijs, kas ir Amerikas Dabas vēstures muzejs, Astrofiziskā institūta Potsdama, Bāzeles universitāte, Kembridžas universitāte, Case Western Reserve universitāte, Čikāgas universitāte, Drexel universitāte, Fermilab, Institūts Papildu pētījums, Japānas līdzdalības grupa, Džona Hopkinsa universitāte, Apvienotais kodolās astrofizikas institūts, Kavli Daļiņu astrofizikas un kosmoloģijas institūts, Korejas zinātnieku grupa, Ķīnas Zinātņu akadēmija (LAMOST), Los Alamos Nacionālā laboratorija, Max- Plankas Astronomijas institūts (MPIA), Maks Planka Astrofizikas institūts (MPA), Jaunās Meksikas štata universitāte, Ohaio štata universitāte, Pitsburgas universitāte, Portsmutas universitāte, Prinstonas universitāte, ASV Jūras spēku observatorija un universitāte no Vašingtonas.
SDSS finansējumu nodrošina Alfrēda P. Sloāna fonds, Iesaistītās institūcijas, Nacionālais zinātnes fonds, ASV Enerģētikas departaments, Nacionālā aeronautikas un kosmosa pārvalde, Japānas Monbukagakusho, Max Planck biedrība un Augstākās izglītības finansēšanas padome. Anglija. Apmeklējiet SDSS vietni http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab ir ASV Enerģētikas departamenta nacionālā laboratorija, kas atrodas Bērklijā, Kalifornijā. Tas veic neklasificētus zinātniskos pētījumus, un to pārvalda Kalifornijas universitāte. Apmeklējiet mūsu vietni http://www.lbl.gov.
Oriģinālais avots: Berkeley Lab
