1929. gadā Edvīns Habls uz visiem laikiem mainīja mūsu izpratni par kosmosu, parādot, ka Visums atrodas paplašināšanās stāvoklī. Līdz 1990. gadiem astronomi noteica, ka tā pieaugšanas temps faktiski paātrinās, kas savukārt noveda pie “Tumšās enerģijas” teorijas. Kopš tā laika astronomi un fiziķi ir centušies noteikt šī spēka esamību, izmērot tā ietekmi uz kosmosu.
Jaunākais šajos centienos nāk no Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), kur starptautiska pētnieku grupa ir paziņojusi, ka ir pabeiguši izveidot visprecīzākos Visuma mērījumus līdz šim. Pazīstams kā Bariona svārstību spektroskopiskais pētījums (BOSS), to mērījumi ir izvirzījuši jaunus ierobežojumus tumšās enerģijas īpašībām.
Jaunos mērījumus nesenā Amerikas astronomijas biedrības sanāksmē prezentēja Hārvardas universitātes astronoms Daniels Eizenšteins. Būdams Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) direktors, viņš un viņa komanda pēdējos desmit gadus ir pavadījuši, mērot kosmosu un normālas vielas blīvuma periodiskās svārstības, lai redzētu, kā galaktikas ir sadalītas visā Visumā.
Un pēc desmit gadu ilgas izpētes BOSS komanda spēja izveidot kosmosa trīsdimensiju karti, kas aptver vairāk nekā sešus miljardus gaismas gadu. Un, lai gan citi nesenie pētījumi ir skatījušies tālāk - līdz 9 un 13 miljardu gaismas gadu attālumam -, BOSS karte ir unikāla ar to, ka tā var lepoties ar visaugstāko jebkuras kosmoloģiskās kartes precizitāti.
Faktiski BOSS komanda spēja izmērīt galaktiku izplatību kosmosā un 6 miljardu gaismas gadu attālumā līdz bezprecedenta 1% kļūdas robežai. Relativitātes ietekmes dēļ nav viegli noteikt kosmisko objektu raksturu lielos attālumos. Kā Dr. Eizenšteins pastāstīja Space Magazine pa e-pastu:
“Attālumi ir astronomijas izaicinājums. Lai gan cilvēki bieži var spriest par attālumu mūsu binokulārā redzējuma dēļ, galaktikas, kas atrodas ārpus Piena ceļa, ir pārāk tālu, lai to izmantotu. Tā kā galaktikām ir plašs patieso izmēru diapazons, ir grūti spriest par to attālumu. Tas ir tāpat kā skatīties uz tālu kalnu; cilvēka spriedums par tā attālumu ir saistīts ar spriedumu par tā augstumu. ”
Agrāk astronomi ir veikuši precīzus lokālā Visuma objektu (ti, planētas, blakus esošās zvaigznes, zvaigžņu kopas) mērījumus, paļaujoties uz visu, sākot ar radaru un beidzot ar sarkano nobīdi - pakāpi, kādā gaismas viļņa garums tiek novirzīts uz sarkanā gala pusi. spektrs. Tomēr, jo lielāks ir objekta attālums, jo lielāka ir nenoteiktība.
Un līdz šim tikai objektiem, kas atrodas dažu tūkstošu gaismas gadu attālumā no Zemes - t.i., Piena ceļa galaktikā -, attālumi ir izmērīti viena procenta kļūdas robežās. Tā kā lielākais no četriem projektiem, kas veido Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), BOSS atšķir, ir tas, ka tas galvenokārt balstās uz tā saukto “baronu akustisko svārstību” (BAO) mērījumiem.
Tās būtībā ir smalkas periodiskas ripples redzamās baryonic (t.i., normālās) vielas izplatībā kosmosā. Daniels Eizenšteins paskaidroja:
“BOSS mēra Visuma paplašināšanos divos galvenajos veidos. Pirmais ir, izmantojot baronu akustiskās svārstības (no tā arī apsekojuma nosaukums). Skaņas viļņi, kas pārvietojas pirmajos 400 000 gados pēc Lielā sprādziena, rada vēlamo skalu galaktiku pāru atdalīšanai. Izmērot šo vēlamo atdalīšanu daudzu galaktiku paraugā, mēs varam secināt attālumu līdz paraugam.
“Otrā metode ir izmērīt, kā galaktiku grupēšana atšķiras pa pāriem, kas orientēti gar redzes līniju, salīdzinot ar šķērsvirzienu pret redzes līniju. Visuma paplašināšanās var izraisīt šo klasteru asimetriskumu, ja, pārveidojot sarkanās pārejas uz attālumu, tiek izmantota nepareiza paplašināšanās vēsture. ”
Izmantojot šos jaunos, ļoti precīzos attāluma mērījumus, BOSS astronomi varēs daudz precīzāk izpētīt Dark Matter ietekmi. "Dažādi tumšās enerģijas modeļi atšķiras atkarībā no tā, kā laika gaitā notiek Visuma paplašināšanās paātrināšanās," sacīja Eizenšteins. “BOSS mēra izplešanās vēsturi, kas ļauj secināt paātrinājuma ātrumu. Mēs atrodam rezultātus, kas ļoti precīzi atbilst kosmoloģiskā konstanta modeļa prognozēm, tas ir, modelim, kurā tumšajai enerģijai laika gaitā ir nemainīgs blīvums. ”
Papildus normālas vielas izplatības mērīšanai, lai noteiktu Tumšās enerģijas ietekmi, SDSS-III sadarbība darbojas arī Piena ceļa kartēšanai un ekstrasolāru planētu meklēšanai. BOSS mērījumi ir detalizēti aprakstīti rakstu sērijās, kuras pagājušajā mēnesī žurnāliem iesniedza BOSS sadarbība. Visi šie dokumenti tagad ir pieejami tiešsaistē.
Un BOSS nav vienīgais centiens izprast mūsu Visuma plaša mēroga struktūru un to, kā to veidojuši visi noslēpumainie spēki. Tikai pagājušajā mēnesī profesors Stefans Hokings paziņoja, ka Kembridžas universitātes superdatoru centrs COSMOS veidos līdz šim visdetalizētāko Visuma 3D karti.
Balstoties uz datiem, kas iegūti no CMB datiem, kuri iegūti no ESA Planck satelīta, un uz informāciju no Dark Energy Survey, viņi arī cer izmērīt, kāda ir Dark Energy ietekme uz matērijas sadalījumu mūsu Visumā. Kas zina? Pēc dažiem gadiem mēs ļoti labi varam saprast, kā visi galvenie spēki, kas pārvalda Visumu, darbojas kopā.
