Kreditna slika: SDSS
Odkar so pred nekaj leti odkrili skrivnostno silo, imenovano temna energija, za katero se zdi, da vesolje pospešuje, astronomi iščejo dodatne dokaze, ki bi to teorijo podprli ali popustili. Astronomi iz Sloanove digitalne raziskave neba so ugotovili nihanja kozmičnega sevanja v ozadju, ki ustrezajo odbijajočemu vplivu temne energije.
Znanstveniki iz Sloan Digital Sky Survey so napovedali odkritje neodvisnih fizičnih dokazov za obstoj temne energije.
Raziskovalci so odkrili odtis temne energije s korelacijo milijonov galaksij v Sloan digitalnem pregledu neba (SDSS) in kozmičnih mikrovalovnih temperaturnih ozadnih zemljevidih iz Nasine sonde Wilkinson Microwave Anisotropy (WMAP). Raziskovalci so našli "senco" temne energije na starodavnem kozmičnem sevanju, relikvijo ohlajenega sevanja iz Velikega poka.
S kombinacijo rezultatov teh dveh velikih nebesnih raziskav to odkritje zagotavlja fizične dokaze za obstoj temne energije; rezultat, ki dopolnjuje prejšnje delo na pospeševanju vesolja, merjeno z oddaljenimi supernovami. Opažanja iz balona Opazovanja milimetričnega ekstragalaktičnega sevanja in geofizike (BOOMERANG) kozmičnega mikrovalovnega ozadja (CMB) so bila tudi del prejšnjih ugotovitev.
Temna energija, ki je pomembna sestavina vesolja in ena največjih težav v znanosti, je gravitacijsko odbojna kot privlačna. Zaradi tega se širjenje vesolja pospešuje v nasprotju s privlačnostjo navadne (in temne) materije, zaradi česar bi se upočasnil.
"V ravnem vesolju učinek, ki ga opazujemo, nastopi le, če imate vesolje s temno energijo," je pojasnil vodilni raziskovalec dr. Ryan Scranton z oddelka za fiziko in astronomijo Univerze v Pittsburghu. "Če bi bilo vesolje samo sestavljeno iz materije in še vedno ravno, tega učinka ne bi bilo."
"Ko nam fotoni iz kozmičnega mikrovalovnega ozadja potujejo od 380.000 let po velikem udaru, lahko doživijo številne fizične procese, vključno z integriranim učinkom Sachs-Wolfe. Ta učinek je odtis ali senca temne energije na mikrovalovni pečici. Učinek prav tako meri spremembe temperature kozmičnega mikrovalovnega ozadja zaradi vplivov gravitacije na energijo fotonov, "je dodal Scranton.
Odkritje je "fizično zaznavanje temne energije in se zelo dopolnjuje z drugimi zaznavami temne energije", je dodal doktor Bob Nichol, sodelavec SDSS in izredni profesor fizike na univerzi Carnegie Mellon v Pittsburghu. Nichol je primerjal celostni učinek Sachs-Wolfeja, ko je pogledal osebo, ki stoji pred sončnim oknom: "Pravkar vidiš njihov obris in jih lahko prepoznaš iz samo teh podatkov. Prav tako signal, ki ga vidimo, ima ustrezen obris (ali senco), ki ga pričakujemo za temno energijo, "je dejal Nichol.
"Zlasti barva signala je enaka barvi kozmičnega mikrovalovnega ozadja, kar dokazuje, da je kozmološkega izvora in da ni moteče kontaminacije," je dodal Nichol.
"To delo zagotavlja fizično potrditev, da potrebujete temno energijo, da hkrati razložite podatke CMB in SDSS, neodvisno od dela supernov. Takšna navzkrižna preverjanja so v znanosti zelo pomembna, "je dodal Jim Gunn, projektni znanstvenik SDSS in profesor astronomije na univerzi Princeton.
Doktor Andrew Connolly z univerze v Pittsburghu je pojasnil, da fotoni, ki tečejo iz kozmičnega mikrovalovnega ozadja, prehajajo skozi številne koncentracije galaksij in temne snovi. Ko padejo v gravitacijski vrtino, pridobivajo energijo (tako kot žoga, ki se valja po hribu). Ko pridejo ven, izgubijo energijo (spet kot žoga, ki se valja po hribu). Fotografske slike mikrovalov postanejo bolj modre (tj. Bolj energične), ko padejo v smeri teh koncentracij superklasov in postanejo bolj rdeče (tj. Manj energijske), ko se povzpnejo stran od njih.
"V vesolju, ki je večinoma iz običajne snovi, bi človek lahko pričakoval, da se bo neto učinek premikov rdeče in modre barve odpovedal. Vendar v zadnjih letih ugotavljamo, da je večina stvari v našem vesolju nenormalna, saj je gravitacijsko odbojna, ne pa gravitacijsko privlačna, "je pojasnil Albert Stebbins, znanstvenik iz Nasa / Fermilab astronomnega centra Fermi National Accelerator Laboratory, ki sodeluje v SDSS ustanova. "Te nenormalne stvari, ki jih imenujemo temna energija."
Sodelavec SDSS Connolly je dejal, da se globina gravitacijskega jamice zmanjša, medtem ko foton potuje skozi njega, potem bi foton izstopil z nekoliko več energije. "Če bi bilo to res, bi pričakovali, da je kozmična temperatura v mikrovalovni pečici nekoliko bolj vroča v regijah z več galaksijami. Točno to smo našli. "
Stebbins je dodal, da je sprememba neto energije, ki jo pričakujemo od ene same koncentracije mase, manjša od enega dela na milijon, raziskovalci pa so si morali ogledati veliko število galaksij, preden so lahko pričakovali učinek. Povedal je, da rezultati potrjujejo, da temna energija obstaja v sorazmerno majhnih masnih koncentracijah: le 100 milijonov svetlobnih let, kjer so bili prej opaženi učinki temne energije v merilu 10 milijard svetlobnih let. Edinstven vidik podatkov SDSS je njegova sposobnost natančnega merjenja razdalj do vseh galaksij od fotografske analize njihovih fotometričnih rdečih premikov. "Zato lahko opazujemo, kako odtis tega učinka na rast CMB raste kot starost vesolja," je dejal Connolly. "Sčasoma bomo morda lahko določili naravo temne energije iz takih meritev, čeprav je to malo v prihodnosti."
"Za zaključek, da obstaja temna energija, moramo samo domnevati, da vesolje ni ukrivljeno. Potem ko so februarja 2003 prišli rezultati sonde Wilkinson Mikrovalovna anizotropija, je to dobro sprejeta domneva, "je pojasnil Scranton. "To je izjemno navdušujoče. Nismo vedeli, ali lahko dobimo signal, zato smo porabili veliko časa za testiranje podatkov pred kontaminacijo iz naše galaksije ali drugih virov. Tako uspešni rezultati so bili zelo zadovoljivi. "
Odkritja so opravili na 3.400 kvadratnih stopinjah neba, ki jih je pregledal SDSS.
"Ta kombinacija vesoljskih mikrovalovnih in zemeljskih optičnih podatkov nam je omogočila novo okno v lastnosti temne energije," je dejal David Spergel, kozmolog z univerze Princeton in član znanstvene ekipe WMAP. "Z združevanjem podatkov WMAP in SDSS so Scranton in njegovi sodelavci pokazali, da temna energija, kar koli že je, ne privlači gravitacije niti na velikih lestvicah, ki jih je raziskala Sloan Digital Sky Survey.
"To je pomemben namig za fizike, ki poskušajo razumeti skrivnostno temno energijo," je dodal Spergel.
Poleg glavnih raziskovalcev Scranton, Connolly, Nichol in Stebbins je k raziskavi prispeval Istan Szapudi z univerze na Havajih. Drugi, ki sodelujejo v analizi, so Niayesh Afshordi z univerze Princeton, Max Tegmark z univerze v Pensilvaniji in Daniel Eisenstein z univerze v Arizoni.
O SLOANSKEM DIGITALNEM NADZORU (SDSS)
Raziskava Sloan Digital Sky (sdss.org) bo podrobno preslikala eno četrtino celotnega neba ter določila položaje in absolutno svetlost 100 milijonov nebesnih predmetov. Izmeril bo tudi razdalje do več kot milijon galaksij in kvazarjev. Konzorcij za astrofizična raziskovanja (ARC) upravlja Apache Point Observatory, mesto teleskopov SDSS.
SDSS je skupni projekt Univerze v Chicagu, Fermilaba, Inštituta za napredni študij, Japonske udeležbene skupine, univerze Johns Hopkins, Nacionalnega laboratorija v Los Alamosu, Max-Planck-Inštituta za astronomijo (MPIA), Max- Planck-Inštitut za astrofiziko (MPA), Državna univerza New Mexico, Univerza v Pittsburghu, Princeton University, Naval Observatory Združenih držav Amerike in University of Washington.
Financiranje za projekt so zagotovili Fundacija Alfred P. Sloan, sodelujoče institucije, Nacionalna uprava za letalstvo in vesolje, Nacionalna znanstvena fundacija, ameriško ministrstvo za energetiko, japonsko Monbukagakusho in društvo Max Planck.
WILKINSON MIKROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP) je misija NASA, zgrajena v sodelovanju z univerzo Princeton in Centrom za vesoljske polete Goddard za merjenje temperature kozmičnega sevanja ozadja, ostanka toplote iz Velikega poka. Misija WMAP razkriva razmere, kakršne so obstajale v zgodnjem vesolju, in sicer z merjenjem lastnosti kozmičnega mikrovalovnega ozadja v polnem nebu. (http://map.gsfc.nasa.gov)
Izvirni vir: SDSS News Release
