Leta 1929 je Edwin Hubble za vedno spremenil naše razumevanje kozmosa, tako da je pokazal, da je Vesolje v ekspanzijskem stanju. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja so astronomi ugotovili, da hitrost, s katero se širi, dejansko pospešuje, kar je posledično pripeljalo do teorije o temni energiji. Od takrat so astronomi in fiziki poskušali ugotoviti obstoj te sile z merjenjem vpliva, ki ga ima na vesolje.
Najnovejše pri teh prizadevanjih je Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), kjer je mednarodna skupina raziskovalcev sporočila, da so končali z ustvarjanjem najbolj natančnih meritev vesolja doslej. Njihove meritve so postale nove omejitve glede lastnosti temne energije, znane kot Baryonova oscilacijska spektroskopska raziskava (BOSS).
Nove meritve je na nedavnem srečanju Ameriškega astronomskega društva predstavil astronom z univerze Harvard Daniel Eisenstein. Kot direktor Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) je s svojimi ekipami zadnjih deset let meril kozmos in periodična nihanja v gostoti normalne snovi, da bi videl, kako so galaksije porazdeljene po vesolju.
In po desetletju raziskav je ekipi BOSS uspelo izdelati tridimenzionalni zemljevid kozmosa, ki zajema več kot šest milijard svetlobnih let. Medtem ko so druge nedavne raziskave daleč naokoli - do razdalje 9 in 13 milijard svetlobnih let - je BOSS-ova karta edinstvena po tem, da se ponaša z najvišjo natančnostjo vseh kozmoloških zemljevidov.
Dejansko je ekipi BOSS uspelo izmeriti porazdelitev galaksij v kozmosu in na razdalji 6 milijard svetlobnih let, in sicer do 1% napake brez primere. Določitev narave kozmičnih predmetov na velikih razdaljah zaradi učinkov relativnosti ni enostavna zadeva. Kot je dr. Eisenstein povedal za Space Magazine po e-pošti:
„Razdalje so v astronomiji dolgoletni izziv. Medtem ko ljudje pogosto presojajo razdaljo zaradi našega binokularnega vida, so galaksije onkraj Mlečne poti veliko predaleč, da bi jih lahko uporabili. In ker galaksije prihajajo v široko paleto notranjih velikosti, je težko presoditi njihovo razdaljo. Kot da bi gledali na daljno goro; presoja njegove oddaljenosti je povezana s presojo o višini. "
V preteklosti so astronomi natančno merili predmete v lokalnem vesolju (tj. Planete, sosednje zvezde, zvezdne grozde), zanašajoč se na vse, od radarja do rdečega premikanja - stopnjo, do katere se valovna dolžina svetlobe premakne proti rdečemu koncu spekter. Večja pa je razdalja predmeta, večja je stopnja negotovosti.
In do zdaj so samo oddaljeni predmeti, ki so od Zemlje oddaljeni nekaj tisoč svetlobnih let - tj. Znotraj galaksije Mlečna pot - merili svoje oddaljenosti do enoodstotne meje napake. Kot največji od štirih projektov, ki sestavljajo Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), je tisto, kar BOSS loči, dejstvo, da se v glavnem opira na merjenje tako imenovanih "barionskih akustičnih nihanj" (BAO).
To so v bistvu subtilna periodična valovanja pri razporeditvi vidnih barionskih (t.i. normalnih) snovi v kozmosu. Daniel Eisenstein je pojasnil:
“BOSS meri širitev Vesolja na dva glavna načina. Prvi je z uporabo barionskih zvočnih nihanj (od tod tudi ime ankete). Zvočni valovi, ki potujejo v prvih 400.000 letih po velikem udaru, ustvarijo prednostno lestvico za ločitve parov galaksij. Z merjenjem tega prednostnega ločevanja v vzorcu številnih galaksij lahko sklepamo na razdaljo do vzorca.
„Druga metoda je meriti, kako se združevanje galaksij razlikuje med pari, usmerjenimi vzdolž vidne črte, v primerjavi s prečno na vidno črto. Razširitev Vesolja lahko povzroči, da je to združevanje asimetrično, če uporabimo napačno zgodovino širjenja pri pretvorbi rdečih premikov v razdaljo. "
S temi novimi, zelo natančnimi meritvami na daljavo bodo lahko BOSS astronomi z veliko večjo natančnostjo preučili vpliv Temne materije. "Različni modeli temne energije se razlikujejo glede na to, kako sčasoma poteka pospeševanje širjenja Vesolja," je dejal Eisenstein. »BOSS meri zgodovino širjenja, ki nam omogoča sklepati o stopnji pospeška. Najdemo rezultate, ki so zelo skladni s predvidevanji kozmološkega modela konstante, torej modela, v katerem ima temna energija konstantno gostoto. "
Poleg merjenja porazdelitve normalne snovi za določitev vpliva temne energije sodeluje SDSS-III kolaboracija za načrtovanje Mlečne poti in iskanje ekstrasolarnih planetov. Meritve BOSS so podrobno opisane v vrsti člankov, ki so jih prejšnji mesec v sodelovanju objavili časopisi, ki so zdaj na voljo na spletu.
In BOSS ni edino prizadevanje za razumevanje obsežne strukture našega Vesolja in tega, kako so ga oblikovale vse njegove skrivnostne sile. Šele prejšnji mesec je profesor Stephen Hawking napovedal, da bo superračunalniški center COSMOS na univerzi Cambridge ustvaril najbolj podroben 3D zemljevid vesolja doslej.
S pomočjo podatkov, pridobljenih s CMB podatki, pridobljenimi z ESA-jevim satelitom Planck, in podatki iz raziskave temne energije upajo tudi, da bodo lahko izmerili vpliv, ki ga je imela Dark Energy na porazdelitev snovi v našem vesolju. Kdo ve? Čez nekaj let bomo morda zelo dobro razumeli, kako delujejo vse temeljne sile, ki upravljajo Vesolje.
