Ko gre za natančnost, si vsi prizadevajo za stoodstotno, vendar merjenje kozmičnih razdalj prepušča nekoliko več naključju. Pred dnevi so raziskovalci spektroskopske raziskave oscilacij Baryon (BOSS) svetu sporočili, da jim je uspelo izmeriti razdaljo do galaksij, ki so oddaljene več kot šest milijard svetlobnih let, do stopnje zaupanja le en odstotek. Če se vam ta napoved ne zdi vznemirljiva, pomislite, kaj pomeni drugim raziskavam. Te nove meritve dajejo parameter lastnost vseprisotne "temne energije" - vira univerzalne širitve.
"V našem vsakdanjem življenju ni veliko stvari, za katere vemo z enoodstotno natančnostjo," je dejal David Schlegel, fizik iz Nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley (LBNL) in glavni raziskovalec BOSS. "Zdaj velikost vesolja poznam bolje, kot vem velikost moje hiše."
Ugotovitve raziskovalne skupine je na sestanku Ameriškega astronomskega društva predstavil astronom z univerze Harvard Daniel Eisenstein, direktor Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), svetovne organizacije, ki vključuje BOSS. Podrobno so opisani v vrsti člankov, ki so jih prejšnji mesec v sodelovanju objavili časopisi, ki so bili objavljeni v revijah, vsi pa so zdaj na voljo kot spletni predtisk.
"Določanje razdalje je temeljni izziv astronomije," je dejal Eisenstein. "Na nebu vidiš nekaj - kako daleč je? Ko enkrat veš, kako daleč je, je naučiti vse ostalo o njem nenadoma veliko lažje. "
Kar zadeva merjenje razdalj v vesolju, so astronomi uporabili številne metode. Merjenje razdalj do planetov je bilo izvedeno z radarjem, vendar ima svoje omejitve, zato da gremo naprej v vesolje pomeni manj neposredne metode. Čeprav se je izkazalo, da so neverjetno natančni, še vedno obstaja dejavnik negotovosti, ki je izražen v odstotkih. Na primer, če bi merili razdaljo od predmeta 200 milj do resnične vrednosti 2 milj, potem ste izmerili natančnost 1%. Kozmično gledano je le nekaj sto zvezd in peščica zvezd pravzaprav dovolj blizu, da so njihove razdalje tako natančno napovedane. Bivajo v Mlečni poti in so oddaljeni le nekaj tisoč svetlobnih let. BOSS to potegne do skrajnosti ... njegove meritve presegajo naše galaktične meje, več kot milijon krat naprej, in Vesolje preslikava z neprimerljivo natančnostjo.
Zahvaljujoč novim, zelo natančnim meritvam na daljavo, BOSS astronomi napredujejo na področju temne energije. "Še ne razumemo, kaj je temna energija," je pojasnil Eisenstein, "vendar lahko merimo njene lastnosti. Nato primerjamo te vrednosti s tistimi, za katere pričakujemo, da bodo glede na naše trenutno razumevanje vesolja. Boljše kot so naše meritve, več se jih lahko naučimo. "
Kako je to storjeno? Doseganje enoodstotne meritve pri šestih milijard svetlobnih letih ni tako enostavno kot merjenje predmeta sončnega sistema ali celo takega, ki je v naši galaksiji. Tu se začne igrati BOSS. Gre za največji od štirih projektov, ki sestavljajo Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) in je bil zgrajen tako, da izkoristi to tehniko: merjenje tako imenovanih "barionskih zvočnih nihanj" (BAO), subtilne periodične nihanja v porazdelitev galaksij v kozmosu. Te valovanja so podpis tlačnih valov, ki so nekoč križali po zgodnjem Vesolju v času, ko so bile stvari tako vroče in gosto, da so fotoni korakali skupaj z barioni - stvari, ki ustvarjajo jedra atomov. Ker je velikost valovanja znana, lahko to velikost zdaj merimo s preslikavo galaksij.
"S temi meritvami galaksije nam je narava podelila lepega vladarja," je povedala Ashley Ross, astronomka z univerze v Portsmouthu. "Vladar je dolg pol milijarde svetlobnih let, zato ga lahko uporabimo za natančno merjenje razdalj, tudi od zelo daleč.
S svojim specializiranim instrumentom, ki lahko naredi podrobne meritve tisoč galaksij hkrati, je BOSS prevzel velik izziv - preslikati lokacijo več kot milijona galaksij. "V jasni noči, ko bo šlo vse v redu, lahko na zemljevid dodamo več kot 8000 galaksij in kvazarjev," je dejala Kaike Pan, ki vodi skupino opazovalcev 2,5-metrskega teleskopa Fundacije Sloan Foundation v Sloan Foundation v Observatoriju Apache Point v Nova Mehika.
Čeprav je raziskovalna skupina BOSS pred letom dni predstavila svoje zgodnje zemljevide galaksij in začetne meritve BAO, ti novi podatki zajemajo dvakrat več ozemlja in omogočajo še natančnejšo meritev - vključno s tistimi v bližnjih galaksijah. "Izvedba teh meritev na dveh različnih razdaljah nam omogoča, da vidimo, kako se je širitev vesolja sčasoma spremenila, kar nam bo pomagalo razumeti, zakaj se pospešuje," je pojasnila astronomka univerze iz Portsmouth-a Rita Tojeiro, ki je sopredsedujoča gruča galaksije BOSS delovna skupina skupaj z Jeremyjem Tinkerjem z newyorške univerze.
Podobno študijo dela tudi Mariana Vargas-Magana, podoktorska raziskovalka na univerzi Carnegie Mellon. Da bi omogočila še večjo natančnost, si ogleduje vse subtilne učinke, ki bi lahko vplivali na meritve BOSS. "Ko poskušate doseči en odstotek, morate biti paranoični glede vsega, kar bi lahko šlo celo nekoliko narobe," je dejala Vargas-Magana - na primer, majhne razlike v prepoznavanju galaksij so lahko odvrgle celotno merjenje njihovih porazdelitev, zato je bilo treba natančno preveriti različne dele neba. "Na srečo," je dejala Vargas-Magana, "v naši ekipi je veliko previdnih ljudi, ki preverjajo naše predpostavke. Ko bodo vsi zadovoljni, smo prepričani, da nismo ničesar pogrešali. "
Glede na sedanjost se zdi, da so te nove ugotovitve BOSS skladne s tistimi, za katere menimo, da so oblika temne energije - stalnica, ki jo najdemo v vsej zgodovini vesolja. Glede na objavo novic je ta "kozmološka konstanta" ena od šestih številk, potrebnih za ustvarjanje modela, ki sovpada z obsegom in strukturo Vesolja. Schlegel primerja ta šestmestni model s stekleno ploščo, ki jo na mestu pritrdijo sorniki, ki predstavljajo različne meritve zgodovine vesolja. "BOSS ima zdaj enega najtežjih teh vijakov, mi pa smo mu le še polovico obrnili," je dejal Schlegel. "Vsakič, ko dvignete napetost in se steklo ne razbije, je to uspeh modela."
Izvorni vir zgodbe: Sloan Digital Sky Survey III News Release. Za nadaljnje branje: Novice.
