Pielietojot progresīvas datorzinātnes daudzu jaunu astronomisko datu klāstam, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) pētnieki šodien ziņoja par pirmo spēcīgo kosmiskā palielinājuma noteikšanu lielos mērogos - tas ir Einšteina vispārējās relativitātes teorijas pareģojums, kas tiek izmantots galaktiku izplatībā. , tumšā matērija un tālu kvazāri.
Šie atradumi, kas pieņemti publicēšanai The Astrophysical Journal, sīki izklāsta smalkos izkropļojumus, kas notiek gaismai, pārvietojoties no tāliem kvazāriem caur tumšās matērijas un galaktiku tīklu, pirms tie nonāk pie novērotājiem šeit uz Zemes.
SDSS atklājums izbeidz divus gadu desmitus vecus domstarpības starp iepriekšējiem palielinājuma mērījumiem un citiem kosmoloģiskiem testiem par attiecībām starp galaktikām, tumšo vielu un Visuma kopējo ģeometriju.
“Fona galaktiku formu kropļojumi gravitācijas objektīvu dēļ pirmo reizi tika novēroti pirms vairāk nekā desmit gadiem, taču neviens nebija spējis ticami noteikt objektīva signāla palielinājuma daļu”, skaidroja vadošais pētnieks Raiens Skrantons no Pitsburgas universitātes.
Kad gaisma veic savu 10 miljardu gadu braucienu no tāla kvazāra, tā tiek novirzīta un fokusēta ar tumšās vielas un galaktiku gravitācijas vilkmi, kas pazīstama kā gravitācijas objektīvs. SDSS pētnieki galīgi izmērīja nelielu kvazāru izgaismošanu jeb “palielinājumu” un savieno efektu ar galaktiku un tumšās vielas blīvumu pa kvazārā apgaismojuma ceļu. SDSS komanda ir pamanījusi šo palielinājumu 200 000 kvazāru spilgtumā.
Lai gan gravitācijas lēca ir būtisks Einšteina vispārējās relativitātes paredzējums, SDSS sadarbības atklājums piešķir jaunu dimensiju.
“Palielinājuma efekta ievērošana ir svarīgs apstiprinājums Einšteina teorijas pamata prognozēšanai,” skaidroja SDSS līdzstrādnieks Bobs Nikols Portsmutas Universitātē (Lielbritānija). "Tas arī dod mums būtisku konsekvences pārbaudi attiecībā uz standarta modeli, kas izstrādāts, lai izskaidrotu galaktiku, galaktiku kopu un tumšās vielas mijiedarbību."
Astronomi jau divus gadu desmitus mēģina izmērīt šo gravitācijas objektīva aspektu. Tomēr palielinājuma signālam ir ļoti mazs efekts - apgaismojums, kas nāk no katra kvazāra, palielinās tikai par dažiem procentiem. Tik mazu izmaiņu noteikšanai bija nepieciešams ļoti liels kvazāru paraugs ar precīziem to spilgtuma mērījumiem.
"Lai gan daudzas grupas iepriekš ir ziņojušas par kosmiskā palielinājuma atklājumiem, to datu kopas nebija pietiekami lielas vai precīzas, lai varētu veikt galīgu mērījumu, un rezultātus bija grūti saskaņot ar standarta kosmoloģiju," piebilda Brice Menards, pētījuma vadītājs. Papildu studiju institūts Prinstonā, Ņujorkā.
Lūzums notika šī gada sākumā, izmantojot precīzi kalibrētu 13 miljonu galaktiku un 200 000 kvazāru paraugu no SDSS kataloga. SDSS pieejamie pilnībā digitālie dati atrisināja daudzas tehniskas problēmas, kas skāra iepriekšējos mēģinājumus izmērīt palielinājumu. Tomēr jaunā mērījuma atslēga bija jauna veida atrašana kvazāru atrašanai SDSS datos.
“Mēs izvēlējāmies progresīvas idejas no datorzinātnes un statistikas pasaules un izmantojām tās mūsu datiem,” skaidroja Gordons Ričards no Prinstonas universitātes.
Ričards paskaidroja, ka, izmantojot jaunas statistikas metodes, SDSS zinātnieki spēja iegūt kvazāru paraugu, kas ir 10 reizes lielāks nekā parastās metodes, ļaujot iegūt ārkārtas precizitāti, kas nepieciešama palielinājuma signāla atrašanai. "Mēs skaidri nevarētu noteikt objektīva signālu bez šīm metodēm," secināja Ričards.
Nesenie novērojumi par plaša mēroga galaktiku, kosmiskā mikroviļņu fona un tālo supernovu izplatību lika astronomiem izstrādāt kosmoloģijas “standarta modeli”. Šajā modelī redzamās galaktikas pārstāv tikai nelielu daļu no visas Visuma masas, pārējās ir veidotas no tumšās matērijas.
Bet, lai saskaņotu iepriekšējos kosmiskā palielinājuma signāla mērījumus ar šo modeli, bija jāizdara neticami pieņēmumi par to, kā galaktikas ir sadalītas attiecībā pret dominējošo tumšo vielu. Tas dažiem lika secināt, ka kosmoloģiskā pamata aina ir nepareiza vai vismaz neatbilstīga. Tomēr precīzāki SDSS rezultāti norāda, ka iepriekšējās datu kopas, visticamāk, nebija izaicinājums mērījumiem.
"Izmantojot SDSS kvalitātes datus un mūsu daudz labāku kvazāru izvēles metodi, mēs esam panākuši, ka šī problēma ir mierīga," sacīja Skrantons. "Mūsu novērtējums saskan ar pārējo, ko mums pasaka Visums, un nagging nesaskaņas ir atrisinātas."
"Tagad, kad esam parādījuši, ka varam veikt ticamu kosmiskā palielinājuma mērījumu, nākamais solis būs izmantot to kā instrumentu, lai daudz detalizētāk izpētītu galaktiku, tumšās vielas un gaismas mijiedarbību," sacīja Endrjū Konnolijs no Pitsburgas universitātes.
Oriģinālais avots: SDSS ziņu izlaidums
