Ja runājam par precizitāti, visi tiecas pēc simts procentiem, taču kosmisko attālumu mērīšana atstāj mazliet vairāk iespēju. Pirms dažām dienām Bariona svārstību spektroskopiskā pētījuma (BOSS) pētnieki pasaulei paziņoja, ka viņi ir spējuši izmērīt attālumu līdz galaktikām, kas atrodas vairāk nekā sešu miljardu gaismas gadu attālumā, ar ticamības līmeni tikai vienu procentu. Ja šis paziņojums nešķiet aizraujošs, tad padomājiet, ko tas nozīmē citiem pētījumiem. Šie jaunie mērījumi dod parametru visuresošās “tumšās enerģijas” īpašībām - universālās izplešanās avotam.
"Mūsu ikdienas dzīvē nav daudz lietu, kuras mēs zinām ar viena procenta precizitāti," sacīja Deivids Šlēgels, Lawrence Berkeley Nacionālās laboratorijas (LBNL) fiziķis un BOSS galvenais izmeklētājs. "Tagad es labāk zinu Visuma izmēru, nekā es zinu savas mājas lielumu."
Pētnieku grupas atklājumus Amerikas Astronomijas biedrības sanāksmē iepazīstināja Hārvarda universitātes astronoms Daniels Eizenšteins, Sloanas digitālās debesu aptaujas III (SDSS-III), pasaules organizācijas, kurā ietilpst BOSS, direktors. Tie ir detalizēti aprakstīti rakstu sērijā, ko pagājušajā mēnesī žurnāliem iesniedza BOSS sadarbība, visi tagad ir pieejami kā tiešsaistes izdrukas.
"Attāluma noteikšana ir astronomijas pamatjautājums," sacīja Eizenšteins. “Jūs kaut ko redzat debesīs - cik tālu tas ir? Tiklīdz jūs zināt, cik tālu tas atrodas, pēkšņi daudz vieglāk uzzināt visu par to. ”
Runājot par attāluma mērīšanu kosmosā, astronomi ir izmantojuši daudzas metodes. Attāluma mērīšana līdz planētām tika veikta, izmantojot radaru, taču tam ir savi ierobežojumi, un tālāk došanās kosmosā nozīmē mazāk tiešu metodi. Lai arī ir pierādīts, ka tie ir pārsteidzoši precīzi, tomēr joprojām pastāv nenoteiktības faktors, kas izteikts procentos. Piemēram, ja jums būtu jāmēra attālums no objekta 200 jūdžu attālumā līdz 2 jūdžu patiesajai vērtībai, tad jūs esat izmērījis ar precizitāti 1%. Kosmiski runājot, tikai daži simti zvaigžņu un nedaudz zvaigžņu kopu faktiski ir pietiekami tuvu, lai to attālumi būtu tik precīzi prognozēti. Viņi dzīvo Piena Ceļā un atrodas tikai dažu tūkstošu gaismas gadu attālumā. BOSS to noved līdz galējībai… tā mērījumi tālu pārsniedz mūsu galaktisko robežu, vairāk nekā miljons reizes tālāk, un ar vispasaules precizitāti kartē Visumu.
Pateicoties šiem jaunajiem, ļoti precīziem attāluma mērījumiem, BOSS astronomi virzās uz priekšu tumšās enerģijas jomā. “Mēs vēl nesaprotam, kas ir tumšā enerģija,” skaidroja Eizenšteins, “bet mēs varam izmērīt tās īpašības. Tad mēs salīdzinām šīs vērtības ar to, kuras mēs sagaidām no tām, ņemot vērā mūsu pašreizējo izpratni par Visumu. Jo labāki būs mūsu mērījumi, jo vairāk mēs varēsim iemācīties. ”
Tikai kā tas tiek darīts? Lai sasniegtu viena procenta mērījumu sešu miljardu gaismas gadu laikā, nav tik vienkārši, kā izmērīt Saules sistēmas objektu vai pat tādu, kas atrodas mūsu galaktikā. Tajā spēlē BOSS. Tas ir lielākais no četriem projektiem, kas veido Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), un tika izveidots, lai izmantotu šo paņēmienu: mērot tā sauktos “baronu akustiskās svārstības” (BAO), smalkus periodiskus viļņus galaktiku izplatība kosmosā. Šie viļņi ir spiediena viļņu signāls, kas savulaik devās agrīnajā Visumā laikā, kad viss bija tik karsts un blīvs, ka fotoni soļoja kopā ar baroniem - sīkumiem, kas veido atomu kodolus. Tā kā pulsācijas lielums ir zināms, tagad to var izmērīt, kartējot galaktikas.
"Ar šiem galaktikas mērījumiem daba mums ir piešķīrusi skaistu lineālu," sacīja Ešlijs Ross, Portsmutas universitātes astronoms. “Lineālam ir pusmiljarda gaismas gadu garš, tāpēc mēs to varam izmantot, lai precīzi izmērītu attālumus, pat no ļoti tālu.
Izmantojot savu specializēto instrumentu, ar kuru palīdzību var veikt sīkus tūkstoš galaktiku mērījumus vienlaikus, BOSS pieņēma milzīgu izaicinājumu - kartēt vairāk nekā miljona galaktiku atrašanās vietu. “Skaidrā naktī, kad viss norit lieliski, mēs kartei varam pievienot vairāk nekā 8000 galaktiku un kvazāru,” sacīja Kaike Pens, kurš vada novērotāju komandu SDSS-III Sloan Foundation 2,5 metru teleskopā Apache Point observatorijā Jaunā Meksika.
Kaut arī BOSS pētījumu grupa pirms gada iepazīstināja ar savām agrīnajām galaktiku kartēm un sāktajiem BAO mērījumiem, šie jaunie dati aptver divreiz lielāku teritoriju un sniedz vēl precīzāku mērījumu - ieskaitot tos, kas atrodas tuvējās galaktikās. "Veicot šos mērījumus divos dažādos attālumos, mēs varam redzēt, kā laika gaitā ir mainījusies Visuma izplešanās, kas mums palīdzēs saprast, kāpēc tā paātrinās," skaidroja Portsmutas Universitātes astronome Rita Tojeiro, kas ir BOSS galaktiku kopas līdzpriekšsēdētāja. darba grupa kopā ar Džeremiju Tinkeru no Ņujorkas universitātes.
Veic līdzīgu pētījumu arī Mariana Vargas-Magana, pēcdoktorantūras pētniece Kārnegi Melona universitātē. Lai nodrošinātu vēl lielāku precizitāti, viņa izskata visus smalkos efektus, kas varētu ietekmēt BOSS mērījumus. "Kad jūs mēģināt sasniegt vienu procentu, jums jābūt paranoiskam attiecībā uz visu, kas varētu pat nedaudz noiet greizi," sacīja Vargas-Magana - piemēram, nelielas atšķirības, kā tika identificētas galaktikas, varēja izmest visu to mērījumu. izplatību, tāpēc dažādas debesu daļas bija rūpīgi jāpārbauda. "Par laimi," sacīja Vargas-Magana, "mūsu komandā ir daudz uzmanīgu cilvēku, kas pārbauda mūsu pieņēmumus. Kad visi būs apmierināti, mēs esam pārliecināti, ka mums nekas pietrūka. ”
Pašlaik šie jaunie BOSS atklājumi šķietami atbilst tam, ko mēs uzskatām par tumšās enerģijas formu - konstantu, kas atrodama visā Visuma vēsturē. Saskaņā ar paziņojumu presei, šī “kosmoloģiskā konstante” ir tikai viens no sešiem skaitļiem, kas nepieciešami, lai izveidotu modeli, kas sakrīt ar Visuma mērogu un struktūru. Šlēgelss salīdzina šo sešciparu modeli ar stikla rūtīm, kuras ir piestiprinātas vietā ar bultskrūvēm, kas attēlo dažādus Visuma vēstures mērījumus. “BOSS tagad ir viena no šaurākajām bultskrūvēm, un mēs tam vienkārši atdevām vēl vienu apgriezienu,” sacīja Šlēgels. "Katru reizi, kad jūs spriegojat spriegojumu un stikls nesadalās, tas ir modeļa panākums."
Oriģinālais stāsta avots: Sloan Digital Sky Survey III ziņu izlaidums. Turpmākai lasīšanai: Maksa Planka institūta jaunumu izlaidums.
