Shematičen pogled na novo tridimenzionalno karto SDSS. Kliknite za povečavo
Astronomi iz UC Berkeley so ustvarili najobsežnejši tridimenzionalni zemljevid vesolja, ki je bil kdaj objavljen. Vsebuje 600.000 galaksij in razprostira 5,6 milijarde svetlobnih let v vesolje. Ta zemljevid omogoča astronomom, da preučujejo dokaze o temni energiji - skrivnostni sili, ki pospešuje širitev Vesolja.
Skupina astronomov, ki sta jo vodila Nikhil Padmanabhan in David Schlegel, je objavila največji tridimenzionalni zemljevid vesolja, ki je bil kdajkoli zgrajen, klinasti rez kosmosa, ki sega v desetino severnega neba, obsega 600.000 edinstveno svetlečih rdečih galaksij in sega 5,6 milijarde svetlobnih let globoko v vesolje, kar ustreza 40 odstotkom poti nazaj v čas do velikega poka.
Schlegel je divizijski sodelavec v oddelku za fiziko v nacionalnem laboratoriju Lawrencea Berkeleyja, Padmanabhan pa se bo septembra pridružil laboratoriju za fiziko kot laboratorijski sodelavec in Hubble; trenutno je na univerzi Princeton. Oni in njihovi soavtorji so člani Sloan Digital Sky Survey (SDSS) in so predhodno izdelali manjše 3-D zemljevide s pomočjo teleskopa SDSS v Novi Mehiki, da so mučno pospravili spektre posameznih galaksij in izračunali njihove razdalje z merjenjem njihovih rdečih premikov.
"Novost na tej karti je, da je največja doslej," pravi Padmanabhan, "in ni odvisna od posameznih spektrov."
Padmanabhan pravi, da je glavni motiv za ustvarjanje obsežnih 3-D zemljevidov razumevanje, kako se materija porazdeli po vesolju. "Najsvetlejše galaksije so kot svetilniki - tam je svetloba."
Schlegel pravi, da "ker ta zemljevid pokriva veliko večje razdalje kot prejšnji zemljevidi, nam omogoča merjenje struktur, velikih približno milijardo svetlobnih let."
Odstopanja v galaktični porazdelitvi, ki predstavljajo vidne strukture velikega obsega, se neposredno izvirajo iz sprememb temperature kozmičnega mikrovalovnega ozadja, ki odražajo nihanja v gostem zgodnjem vesolju, ki so bila z veliko meritvami merjena s poskusi na balonu in satelitom WMAP.
Rezultat je naravni "vladar", ki ga tvorijo redne variacije (včasih jih imenujemo "barionska nihanja", z barioni kot okrajšava za navadno snov), ki se ponavljajo v presledkih približno 450 milijonov svetlobnih let.
"Na žalost je vladar neprimernih velikosti," pravi Schlegel. "Morali smo vzorčiti ogromno količino vesolja, samo da smo se prilagodili vladarju."
Padmanabhan pravi: "Čeprav je vesolje staro 13,7 milijard let, to dejansko ni veliko časa, ko merite z ravnilom, ki je zaznamovan le na vsakih 450 milijonov svetlobnih let."
Porazdelitev galaksij razkriva marsikaj, ena najpomembnejših pa je merilo skrivnostne temne energije, ki predstavlja približno tri četrtine vesoljske gostote. (Temna snov predstavlja približno 20 odstotkov, manj kot 5 odstotkov pa navadne snovi, ki naredi vidne galaksije.)
"Temna energija je samo izraz, ki ga uporabljamo za svoje opazovanje, da se širjenje vesolja pospešuje," pripomni Padmanabhan. "Če pogledamo, kje so bile spremembe gostote v času kozmičnega mikrovalovnega ozadja" - le približno 300.000 let po velikem udaru - "in videli, kako se razvijajo v zemljevid, ki zajema zadnjih 5,6 milijarde let, lahko vidimo, ali naše ocene temne energije so pravilne. "
Novi zemljevid kaže, da so obsežne strukture v resnici razporejene tako, kot bi predlagale sedanje predstave o pospeševanju širjenja vesolja. Predpostavljena porazdelitev temne snovi na zemljevidu, ki sicer na nevidno vpliva gravitacija tako kot navadna snov, je tudi v skladu s trenutnim razumevanjem.
Možen je bil nov novi 3-D zemljevid širokopasovnega teleskopa Sloan Digital Sky Survey, ki pokriva tristopenjsko vidno polje (polna luna je približno pol stopinje) in izbira določene vrste galaktike „Svetilnik“ ali označevalec razdalje: svetleče rdeče galaksije.
"To so mrtve, rdeče galaksije, nekatere najstarejše v vesolju - v katerih so že zdavnaj izgorile vse zvezde, ki so ostale, in so ostale samo stare rdeče zvezde," pravi Schlegel. "Ne le, da so te najbolj rdeče galaksije, so tudi najsvetlejše, vidne na velikih razdaljah."
Astronomi Sloan Digital Sky Survey so s sodelavci sodelovali pri avstralski ekipi z dvema stopnjama, da bi primerjali barvo in rdeč premik vzorca 10.000 rdečih svetlečih galaksij, ki so barvo galaksije povezali z razdaljo. Nato so te meritve uporabili na 600.000 takih galaksij, da bi lahko izrisali zemljevid.
Padmanabhan priznava, da "obstaja statistična negotovost pri uporabi razmerja svetlost in razdalja, ki izhaja iz 10.000 rdečih svetlobnih galaksij na vseh 600.000, ne da bi jih merili posebej. Igra, ki jo igramo, je toliko, da nam povprečja še vedno dajejo zelo koristne informacije o njihovi distribuciji. In ne da bi morali meriti njihove spektre, lahko pogledamo veliko globlje v vesolje. "
Schlegel se strinja, da raziskovalci še zdaleč ne dosegajo natančnosti, ki jo želijo. "Toda pokazali smo, da so takšne meritve možne, in vzpostavili smo izhodišče za standardnega vladarja razvijajočega se vesolja."
Pravi, da je „naslednji korak načrtovanje natančnega eksperimenta, ki bo morda temeljil na spremembah teleskopa SDSS. Tu sodelujemo z inženirji v Berkeley laboratoriju, da bi prenovili teleskop, da bi počeli tisto, kar želimo. "
"Grozdanje svetlečih rdečih galaksij v Sloan Digital Sky Survey Imaging Data", avtorji Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Alexey Makarov, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eisenstein, 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, Max Tegmark in Donald G. York se bosta pojavljala v mesečnih obvestilih Royal Astronomical Society in je zdaj na voljo na spletni strani http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS upravlja Konzorcij za astrofizične raziskave sodelujočih institucij, ki so Ameriški muzej naravoslovja, Astrofizični inštitut Potsdam, Univerza v Bazelu, Univerza v Cambridgeu, Univerza Case Western Reserve, University of Chicago, Univerza Drexel, Fermilab, Inštitut za Napredna študija, Japonska udeležbena skupina, Univerza Johns Hopkins, Skupni inštitut za jedrsko astrofiziko, Inštitut Kavli za astrofiziko in kozmologijo delcev, Korejska znanstvena skupina, Kitajska akademija znanosti (LAMOST), Nacionalni laboratorij Los Alamos, Max- Planck-Inštitut za astronomijo (MPIA), Max-Planck-Inštitut za astrofiziko (MPA), Državna univerza New Mexico, Državna univerza Ohio, Univerza v Pittsburghu, Univerza v Portsmouthu, Univerza Princeton, ameriška pomorska opazovalnica in univerza Washingtona.
Financiranje SDSS zagotavljajo fundacija Alfred P. Sloan, sodelujoče institucije, Nacionalna znanstvena fundacija, ameriško ministrstvo za energijo, nacionalna uprava za letalstvo in vesolje, japonska Monbukagakusho, društvo Max Planck in svet za financiranje visokega šolstva za Anglija. Obiščite spletno stran SDSS na naslovu http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab je ameriški nacionalni laboratorij za energetiko v Berkeleyju v Kaliforniji. Izvaja nerazvrščene znanstvene raziskave, upravlja pa jih Kalifornijska univerza. Obiščite našo spletno stran na naslovu http://www.lbl.gov.
Izvirni vir: Berkeley Lab
