Tým britských a australských astronomů dnes oznámil, že našel chybějící spojení, které přímo spojuje moderní galaxie, jako je naše vlastní Mléčná dráha, s Velkým třeskem, který vytvořil náš vesmír před 14 000 miliony let. Tato zjištění jsou výsledkem desetiletého úsilí zmapovat distribuci v prostoru 220 000 galaxií pomocí 2dFGRS (2-stupňový polní průzkum Galaxy Redshift Survey), konsorcium astronomů, pomocí 3,8 m anglo-australského dalekohledu (AAT) . Toto chybějící spojení bylo odhaleno v existenci jemných rysů v distribuci galaxií v průzkumu. Analýza těchto funkcí také umožnila týmu zvážit vesmír s bezprecedentní přesností.
2dFGRS měří velmi podrobně distribuci galaxií, která se nazývá rozsáhlá struktura vesmíru. Velikost těchto vzorů se pohybuje od 100 milionů do 1 miliardy světelných let. Vlastnosti rozsáhlé struktury jsou dány fyzikálními procesy, které fungovaly, když byl vesmír opravdu velmi mladý.
Dr. Shaun Cole z University of Durham, který vedl výzkum, vysvětluje: „V okamžiku narození vesmír obsahoval drobné nepravidelnosti, o nichž se domnívalo, že vycházejí z„ kvantových “nebo subatomických procesů. Tyto nepravidelnosti byly od té doby zesíleny gravitací a nakonec daly vznik galaxiím, které dnes vidíme. “
Teoretici v 60. letech navrhli, aby prapůvodní semena galaxií byla vnímána jako vlnky v záření Cosmic Microwave Background (CMB) vyzařovaném v žáru zbylém z Velkého třesku, když byl vesmír pouhých 350 000 let. Vlnky byly následně viděny v roce 1992 satelitem NASA COBE, ale dosud nebylo možné prokázat pevné spojení s formováním galaxií. 2dFGRS zjistilo, že vzor viděný v těchto vlnkách se rozšířil do moderního vesmíru a lze jej dnes detekovat v galaxiích.
Vzory v CMB obsahují prominentní skvrny zhruba o jeden stupeň, vytvářené zvukovými vlnami šířícími se v nepředstavitelně horké plazmě Velkého třesku. Tyto vlastnosti se nazývají „akustické vrcholy“ nebo „baryonové kroutí“. Teoretici spekulovali, že zvukové vlny by také mohly zanechat otisk dominantní složky vesmíru - exotické „temné hmoty“, která sama řídí tvorbu galaxií. Fyzici a astronomové se pokusili identifikovat tento otisk v mapách naší vlastní galaktické čtvrti.
Po letech usilovné práce, která měří galaxie na anglo-australském dalekohledu a modeluje jejich vlastnosti pomocí sofistikovaných matematických a výpočetních technik, identifikoval tým 2dFGRS otisk zvukových vln ve Velkém třesku. Vypadá to jako křehké rysy v „výkonovém spektru“, statistice, kterou astronomové používají ke kvantifikaci vzorců pozorovaných v mapách distribuce galaxií. Tyto vlastnosti jsou konzistentní s vlastnostmi pozorovanými na pozadí mikrovlnné trouby - což znamená, že rozumíme životní historii plynu, ze kterého se formovaly Galaxie.
Baryonové rysy obsahují informace o obsahu vesmíru, zejména o množství obyčejné hmoty (známé jako baryony), o druhu věcí, které se zhlukovaly na hvězdy a planety a z nichž jsme sami vyrobeni.
Profesor Carlos Frenk, ředitel Ústavu pro výpočetní kosmetiku University of Durham řekl: „Tyto baryonové rysy jsou genetickým otiskem našeho vesmíru. Vytvářejí přímé evoluční spojení s Velkým třeskem. Jejich nalezení je milníkem v našem chápání toho, jak vznikl vesmír. “
Profesor John Peacock z Edinburgh University, vedoucí týmu britské spolupráce 2dFGRS řekl: „Nemyslím si, že by někdo očekával, že jednoduché kosmologické teorie budou fungovat tak dobře. Máme velké štěstí, že jsme tady, abychom viděli tento obrázek vesmíru. “
2dFGRS ukázala, že baryony jsou malou součástí našeho vesmíru a tvoří pouhých 18% celkové hmotnosti, přičemž zbývajících 82% se jeví jako tmavá hmota. Tým 2dFGRS poprvé porušil bariéru přesnosti 10 procent při měření celkové hmotnosti vesmíru.
Jako by tento obrázek nebyl dost podivný, 2dFGRS také ukázalo, že veškerá hmota ve vesmíru (světelná i tmavá) převáží 4: 1 ještě exotičtější složkou zvanou „vakuová energie“ nebo „temná energie“. To má antigravitační vlastnosti, což způsobuje zrychlení expanze vesmíru. K tomuto závěru dochází při kombinaci výsledků 2dFGRS s daty o mikrovlnném pozadí, které zbývá od doby, kdy byly vytvořeny baryonové rysy. Původ a identita temné energie zůstává jednou z nejhlubších tajemství moderní vědy.
Naše znalosti o mikrovlnném pozadí se v roce 2003 velmi zlepšily údaji ze satelitu WMAP NASA. Tým WMAP spojil své informace s dřívější analýzou části 2dFGRS a dospěl k závěru, že skutečně žijeme ve vesmíru ovládaném temnou energií. To bylo v roce 2003 označeno časopisem Science za „průlom roku“. Nyní objev kosmického chybějícího spojení týmem 2dFGRS, téměř přesně o rok později, korunuje úspěchy desetiletí pečlivé práce.
V zajímavém zvratu by stopy po identitě temné energie mohly být získány nalezením baryonových prvků v rozvíjející se distribuci galaxií na půli cesty mezi nyní a Velkým třeskem. Britští astronomové a jejich spolupracovníci z celého světa nyní plánují rozsáhlé průzkumy galaxií velmi vzdálených galaxií s tímto cílem.
Nezávislé potvrzení přítomnosti baryonových prvků v rozsáhlé struktuře pochází z amerického Sloan Digital Sky Survey. Používají doplňkovou metodu, která nezahrnuje energetické spektrum, a studují vzácnou podskupinu galaxií na větším objemu než 2dFGRS. Závěry jsou nicméně konzistentní, což je velmi uspokojivé.
Profesor Michael Strauss z Princetonské univerzity, mluvčí SDSS pro spolupráci řekl: „To je úžasná věda. Obě skupiny nyní nezávisle viděly přímý důkaz růstu struktury gravitační nestabilitou z počátečních fluktuací pozorovaných na pozadí kosmického mikrovlnného záření. “
Původní zdroj: PPARC News Release
