Schematický pohled na novou trojrozměrnou mapu SDSS. Klikni pro zvětšení
Astronomové z UC Berkeley vytvořili nejkomplexnější trojrozměrnou mapu vesmíru, která byla kdy publikována. Obsahuje 600 000 galaxií a rozšiřuje do vesmíru 5,6 miliardy světelných let. Tato mapa umožňuje astronomům studovat důkazy o temné energii - tajemné síle urychlující expanzi vesmíru.
Tým astronomů vedený Nikhilem Padmanabhanem a Davidem Schlegelem zveřejnil největší trojrozměrnou mapu vesmíru, kterou kdy byl postaven, klínový plátek vesmíru, který překlenuje desetinu severní oblohy, a zahrnuje 600 000 jedinečně světelných červených galaxií a rozšiřuje hluboko do vesmíru 5,6 miliardy světelných let, což odpovídá 40 procentům cesty zpět v čase do Velkého třesku.
Schlegel je divizním členem fyzikální divize Lawrence Berkeley National Laboratory a Padmanabhan vstoupí do Lab's Physics Division jako Chamberlain Fellow a Hubble Fellow v září; v současné době je na Princetonské univerzitě. Oni a jejich spolupořadatelé jsou členy Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a dříve vytvořili menší trojrozměrné mapy pomocí dalekohledu SDSS v Novém Mexiku, aby pečlivě shromažďovali spektra jednotlivých galaxií a vypočítali jejich vzdálenosti změřením jejich červených posunů.
„Co je nového na této mapě je, že je to vůbec největší,“ říká Padmanabhan, „a nezávisí to na jednotlivých spektrech.“
Padmanabhan říká, že hlavním motivem pro vytváření rozsáhlých trojrozměrných map je pochopit, jak je hmota distribuována ve vesmíru. "Nejjasnější galaxie jsou jako majáky - tam, kde je světlo, je to, kde je hmota."
Schlegel říká, že „protože tato mapa pokrývá mnohem větší vzdálenosti než předchozí mapy, umožňuje nám měřit struktury až o miliardu světelných let.“
Variace v galaktické distribuci, které tvoří viditelné struktury ve velkém měřítku, jsou přímo odvozeny od kolísání teploty kosmického mikrovlnného pozadí, což odráží oscilace v hustém časném vesmíru, které byly měřeny s velkou přesností experimenty s balónkem a satelitem WMAP.
Výsledkem je přirozený „vládce“ tvořený pravidelnými variacemi (někdy nazývanými „baryonové oscilace“ s baryony jako zkratka pro obyčejnou hmotu), které se opakují v intervalech asi 450 milionů světelných let.
"Bohužel je to nepohodlně velké pravítko," říká Schlegel. "Museli jsme ochutnat obrovský objem vesmíru, aby se vešly pravítko dovnitř."
Padmanabhan říká: „Přestože je vesmír 13,7 miliard let starý, ve skutečnosti to není moc času, když měříte pomocí pravítka, které je označeno pouze každých 450 milionů světelných let.“
Rozložení galaxií odhaluje mnoho věcí, ale jednou z nejdůležitějších je míra tajemné temné energie, která odpovídá asi třem čtvrtinám hustoty vesmíru. (Temná hmota představuje zhruba dalších 20 procent, zatímco méně než 5 procent je běžná hmota toho druhu, který zviditelňuje galaxie.)
"Temná energie je právě termín, který používáme pro naše pozorování, že expanze vesmíru se zrychluje," poznamenává Padmanabhan. „Když se podíváme na to, kde byly rozdíly hustoty v době kosmického mikrovlnného pozadí“ - pouze asi 300 000 let po Velkém třesku - „a když uvidíme, jak se vyvinou v mapu, která pokrývá posledních 5,6 miliard let, uvidíme, zda naše odhady temné energie jsou správné. “
Nová mapa ukazuje, že rozsáhlé struktury jsou skutečně distribuovány, jak by naznačovaly současné myšlenky o zrychlujícím se rozšiřování vesmíru. Předpokládané rozdělení temné hmoty na mapě, které je neviditelné, ovlivňuje gravitace stejně jako obyčejná hmota, také odpovídá současnému porozumění.
Velkou novou 3D mapu umožnil širokopásmový dalekohled Sloan Digital Sky Survey, který pokrývá třístupňové zorné pole (úplněk je asi půl stupně) plus výběr konkrétního druhu galaktického „Maják“ nebo značka vzdálenosti: světelné červené galaxie.
"Jsou to mrtvé, červené galaxie, některé z nejstarších ve vesmíru - ve kterých všechny rychle hořící hvězdy dávno vyhořely a zůstanou jen staré červené hvězdy," říká Schlegel. "Nejsou to nejčervenější galaxie, jsou to také nejjasnější, viditelné na velké vzdálenosti."
Astronomové Sloan Digital Sky Survey spolupracovali s kolegy v australském týmu pro dva stupně terénu na průměrné barvě a červeném posunu vzorku 10 000 červených světelných galaxií, přičemž barvu galaxie spojovali s vzdáleností. Poté tato měření aplikovali na 600 000 takových galaxií, aby vykreslili svou mapu.
Padmanabhan připouští, že „existuje statistická nejistota při použití vztahu jas-vzdálenost odvozeného z 10 000 červených světelných galaxií na všech 600 000, aniž by byly jednotlivě měřeny. Hra, kterou hrajeme, je tolik, že průměry nám stále poskytují velmi užitečné informace o jejich distribuci. A aniž bychom museli měřit jejich spektra, můžeme se podívat mnohem hlouběji do vesmíru. “
Schlegel souhlasí s tím, že vědci zdaleka nedosahují přesnosti, kterou chtějí. "Ukázali jsme však, že taková měření jsou možná, a stanovili jsme výchozí bod pro standardní vládce vyvíjejícího se vesmíru."
Říká, že „dalším krokem je návrh přesného experimentu, možná na základě úprav dalekohledu SDSS. Pracujeme s inženýry zde v Berkeley Lab na přepracování dalekohledu tak, aby udělal to, co chceme. “
„Shlukování světelných červených galaxií ve Sloan Digital Data Survey Imaging Data“, 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 a Donald G. York se objeví v měsíčních oznámeních Královské astronomické společnosti a jsou nyní k dispozici online na adrese http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS je řízeno konsorciem astrofyzikálního výzkumu pro zúčastněné instituce, kterými jsou Americké muzeum přírodní historie, Astrofyzikální institut Potsdam, University of Basel, Cambridge University, Case Western Reserve University, Chicago, Univerzita Drexel, Fermilab, Institut pro Advanced Study, Japan Participation Group, Johns Hopkins University, Společný institut pro jadernou astrofyziku, Kavli Institute pro částicovou astrofyziku a kosmologii, korejská skupina vědců, Čínská akademie věd (LAMOST), Los Alamos National Laboratory, Max- Planckův institut pro astronomii (MPIA), Max-Planckův institut pro astrofyziku (MPA), Státní univerzita v Novém Mexiku, Státní univerzita v Ohiu, Pittsburghská univerzita, Portsmouthská univerzita, Princetonská univerzita, námořní observatoř Spojených států a univerzita Washingtonu.
Financování SDSS poskytuje Nadace Alfreda P. Sloana, zúčastněné instituce, Národní vědecká nadace, Ministerstvo energetiky USA, Národní letecká a kosmická správa, Japonská Monbukagakusho, Společnost Max Planck a Rada pro financování vysokoškolského vzdělávání pro Anglie. Navštivte webovou stránku SDSS na adrese http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab je národní laboratoř amerického ministerstva energetiky se sídlem v Berkeley v Kalifornii. Provádí neklasifikovaný vědecký výzkum a je řízen Kalifornskou univerzitou. Navštivte naše webové stránky na adrese http://www.lbl.gov.
Původní zdroj: Berkeley Lab
