Obrazový kredit: SDSS
Od objevu záhadné síly zvané temná energie, která se zdálo, že vesmír zrychluje, před několika lety astronomové hledají další důkazy, které by tuto teorii podpořily nebo snížily. Astronomové ze Sloan Digital Sky Survey zjistili výkyvy v kosmickém pozadí, které odpovídají odpudivému vlivu temné energie.
Vědci ze Sloan Digital Sky Survey oznámili objev nezávislého fyzického důkazu o existenci temné energie.
Vědci našli otisk temné energie korelací milionů galaxií v Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a kosmických mikrovlnných teplotních mapách pozadí z NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Vědci objevili „stín“ temné energie na starodávném kosmickém záření, na zbytku chlazeného záření z Velkého třesku.
Díky kombinaci výsledků z těchto dvou velkých průzkumů oblohy poskytuje tento objev fyzický důkaz existence temné energie; výsledek, který doplňuje dřívější práci na zrychlení vesmíru, měřeno od vzdálené supernovy. Pozorování z balonových pozorování milimetrického extragalaktického záření a geofyziky (BOOMERANG) kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) byly také součástí předchozích zjištění.
Temná energie, hlavní součást vesmíru a jeden z největších hádanek ve vědě, je spíše gravitační odpudivá než přitažlivá. To způsobuje, že se expanze vesmíru zrychluje, na rozdíl od přitahování obyčejné (a temné) hmoty, která by ji zpomalovala.
"V rovném vesmíru se pozorujeme pouze tehdy, pokud máte vesmír s temnou energií," vysvětlil hlavní výzkumný pracovník Dr. Ryan Scranton z oddělení fyziky a astronomie University of Pittsburgh. "Kdyby byl vesmír složen pouze z hmoty a stále plochý, tento efekt by neexistoval."
„Protože fotony z kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) k nám cestují od 380 000 let po Velkém třesku, mohou zažít řadu fyzikálních procesů, včetně efektu Integrated Sachs-Wolfe. Tento efekt je otisk nebo stín temné energie na mikrovlnné troubě. Tento efekt také měří změny teploty kosmického mikrovlnného pozadí vlivem gravitace na energii fotonů, “dodal Scranton.
Objev je „fyzickou detekcí temné energie a vysoce komplementární s jinými detekcemi temné energie“, dodal Dr. Bob Nichol, spolupracovník SDSS a docent fyziky na Carnegie Mellon University v Pittsburghu. Nichol přirovnával efekt Integrated Sachs-Wolfe k pohledu na osobu stojící před slunným oknem: „Prostě vidíš jejich obrys a dokáže je poznat jen z této informace. Stejně tak signál, který vidíme, má ten pravý obrys (nebo stín), který bychom očekávali od temné energie, “řekl Nichol.
"Zejména barva signálu je stejná jako barva pozadí kosmického mikrovlnného záření, což dokazuje, že je kosmologického původu a ne nějaké nepříjemné kontaminace," dodal Nichol.
„Tato práce poskytuje fyzické potvrzení, že člověk potřebuje temnou energii, aby současně vysvětlil jak data CMB, tak SDSS, nezávisle na práci supernov. Takové křížové kontroly jsou ve vědě zásadní, “dodal Jim Gunn, projektový vědec SDSS a profesor astronomie na Princetonské univerzitě.
Dr. Andrew Connolly z University of Pittsburgh vysvětlil, že fotony proudící z kosmického mikrovlnného pozadí procházejí mnoha koncentracemi galaxií a temné hmoty. Když upadnou do gravitační studny, získávají energii (stejně jako koule, která se valí z kopce). Když vyjdou, ztratí energii (opět jako míč, který se valí do kopce). Fotografické snímky mikrovlny se stávají modřejšími (tj. Energetičtějšími), když klesají směrem k těmto superklastrovým koncentracím, a poté, co od nich stoupají, se stávají červenějšími (tj. Méně energetickými).
"Ve vesmíru sestávajícím převážně z normální hmoty by člověk očekával, že čistý efekt červených a modrých posunů by se zrušil. V posledních letech však zjistíme, že většina věcí v našem vesmíru je neobvyklá v tom, že je spíše gravitační odpudivá než gravitační přitažlivá, “vysvětlil Albert Stebbins, vědec z NASA / Fermilab Astrophysics Center Fermi National Accelerator Laboratory, spolupracující SDSS instituce. "Tohle neobvyklé věci nazýváme temnou energií."
Spolupracovník SDSS Connolly řekl, že pokud hloubka gravitační studny klesá, zatímco foton prochází skrz ni, pak by foton opouštěl o něco více energie. "Pokud by to byla pravda, pak bychom očekávali, že teplota pozadí kosmického mikrovlnného záření je mírně teplejší v oblastech s více galaxiemi." To je přesně to, co jsme našli. “
Stebbins dodal, že změna čisté energie očekávaná od jediné koncentrace hmoty je menší než jedna část z milionu a vědci se museli podívat na velké množství galaxií, než mohli očekávat, že uvidí účinek. Výsledky potvrdily, že temná energie existuje v relativně malých hmotnostních koncentracích: pouze 100 milionů světelných let, kde dříve pozorované účinky temné energie byly na stupnici 10 miliard světelných let. Jedinečným aspektem dat SDSS je jeho schopnost přesně měřit vzdálenosti do všech galaxií z fotografické analýzy jejich fotometrických červených posunů. "Proto můžeme sledovat, jak se tento efekt na CMB rozrůstá v závislosti na věku vesmíru," řekl Connolly. "Nakonec bychom mohli být schopni určit povahu temné energie z takových měření, i když to je v budoucnu trochu."
"Abychom dospěli k závěru, že existuje temná energie, musíme pouze předpokládat, že vesmír není zakřivený." Poté, co se objevily výsledky Wilkinsonovy mikrovlnné anizotropní sondy (v únoru 2003), je to dobře akceptovaný předpoklad, “vysvětlil Scranton. "To je velmi vzrušující." Nevěděli jsme, jestli bychom mohli dostat signál, takže jsme strávili spoustu času testováním dat proti kontaminaci z naší galaxie nebo jiných zdrojů. To, že výsledky vyšly tak silně jako oni, bylo velmi uspokojivé. “
Objevy byly provedeny na 3 400 čtverečních stupních oblohy zkoumané SDSS.
"Tato kombinace vesmírných mikrovlnných a pozemních optických dat nám poskytla toto nové okno do vlastností temné energie," řekl David Spergel, kosmolog Princetonské univerzity a člen vědeckého týmu WMAP. „Díky kombinaci dat WMAP a SDSS Scranton a jeho spolupracovníci ukázali, že temná energie, ať už je cokoli, není gravitací přitahována, a to ani ve velkých měřítcích, které prozkoumává Sloan Digital Sky Survey.
"Je to důležitý náznak pro fyziky, kteří se snaží porozumět tajemné temné energii," dodal Spergel.
Do výzkumu přispěl kromě hlavních vyšetřovatelů Scranton, Connolly, Nichol a Stebbins i Istavan Szapudi z Havajské univerzity. Dalšími účastníky analýzy jsou Niayesh Afshordi z Princetonské univerzity, Max Tegmark z University of Pennsylvania a Daniel Eisenstein z University of Arizona.
O SLOÁNSKÉM DIGITÁLNÍM SKURU (SDSS)
Sloan Digital Sky Survey (sdss.org) podrobně zmapuje čtvrtinu celé oblohy a určí polohu a absolutní jas 100 milionů nebeských objektů. Bude také měřit vzdálenosti do více než milionu galaxií a kvazarů. Konsorcium pro astrofyzikální výzkum (ARC) provozuje observatoř Apache Point Observatory, místo teleskopů SDSS.
SDSS je společný projekt University of Chicago, Fermilab, Institute for Advanced Study, Japan Participation Group, Johns Hopkins University, Los Alamos National Laboratory, Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA), Max- Planckův ústav pro astrofyziku (MPA), Státní univerzita v Novém Mexiku, Pittsburghská univerzita, Princetonská univerzita, námořní observatoř Spojených států a University of Washington.
Financování projektu poskytlo Nadace Alfreda P. Sloana, zúčastněné instituce, Národní letecká a kosmická správa, Národní vědecká nadace, Ministerstvo energetiky USA, Japonský Monbukagakusho a společnost Max Planck Society.
WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP) je mise NASA postavená ve spolupráci s Princetonskou univerzitou a Goddardovým vesmírným letovým střediskem pro měření teploty kosmického pozadí, zbytkového tepla z Velkého třesku. Mise WMAP odhaluje podmínky tak, jak existovaly v časném vesmíru, měřením vlastností kosmického mikrovlnného záření na pozadí po celé obloze. (http://map.gsfc.nasa.gov)
Původní zdroj: SDSS News Release
