Схематичний вигляд нової тривимірної карти SDSS. Натисніть, щоб збільшити
Астрономи з УК Берклі створили найбільш вичерпну тривимірну карту Всесвіту, яку коли-небудь публікували. Він містить 600 000 галактик і простягається в космос 5,6 мільярда світлових років. Ця карта дозволяє астрономам вивчати докази темної енергії - таємничої сили, що прискорює розширення Всесвіту.
Команда астрономів на чолі з Нікілом Падманабаном та Девідом Шлегелем опублікувала найбільшу тривимірну карту Всесвіту, що колись була побудована, клиноподібний фрагмент космосу, який охоплює десяту частину північного неба, охоплює 600 000 унікально світяться червоних галактик, і простягається в космос 5,6 мільярда світлових років, що еквівалентно 40 відсоткам шляху назад у часі до Великого вибуху.
Шлегель - науковий співробітник відділу фізики в Національній лабораторії Лоуренса Берклі, а Падманабхан приєднається до відділу фізики лабораторії як науковий співробітник Чемберлена та Хаббла у вересні; в даний час він перебуває в Принстонському університеті. Вони та їх співавтори є членами Sloan Digital Sky Survey (SDSS) і раніше виготовляли менші тривимірні карти, використовуючи телескоп SDSS у Нью-Мексико для кропіткого збору спектрів окремих галактик та обчислення їх відстаней, вимірюючи їх червоні зміни.
«Що нового в цій карті - це найбільша за всю історію, - каже Падманабан, - і це не залежить від окремих спектрів».
Основним мотивом створення масштабних 3-D карт є розуміння того, як матерія розподіляється у Всесвіті, говорить Падманабхан. "Найяскравіші галактики схожі на маяки - де світло, там і матерія".
Шлегель каже, що «оскільки ця карта охоплює набагато більшу відстань, ніж попередні карти, вона дозволяє нам вимірювати структури, розміром яких мільярд світлових років».
Варіації в галактичному розподілі, які складають видимі великомасштабні структури, безпосередньо походять від змін температури космічного мікрохвильового фону, що відображають коливання в щільному ранньому Всесвіті, які були виміряні з великою точністю експериментами, що передаються повітряними кулями, та супутником WMAP.
Результатом є природний «лінійка», утворений регулярними варіаціями (іноді їх називають «баріоновими коливаннями», з баріонами як скороченням для звичайної матерії), які повторюються з інтервалом приблизно в 450 мільйонів світлових років.
"На жаль, це лінійка незручного розміру", - каже Шлегель. "Нам довелося взяти проби величезного обсягу Всесвіту, щоб підходити до правителя всередині".
Падманабан каже: "Хоча Всесвіту 13,7 мільярдів років, це насправді не багато часу, коли ти вимірюєш лінійкою, яка відзначає лише кожні 450 мільйонів світлових років."
Розподіл галактик виявляє багато речей, але одне з найважливіших - це міра таємничої темної енергії, яка становить приблизно три чверті щільності Всесвіту. (На темну речовину припадає приблизно ще 20 відсотків, тоді як менше 5 відсотків - це звичайна речовина, яка робить видимими галактики.)
"Темна енергія - це лише термін, який ми використовуємо для свого спостереження, що розширення Всесвіту прискорюється", - зауважує Падманабхан. "Подивившись, де були зміни щільності в часи космічного мікрохвильового фону" - лише приблизно 300 000 років після Великого вибуху - "і побачивши, як вони перетворюються на карту, що охоплює останні 5,6 мільярда років, ми можемо побачити, якщо наші оцінки темної енергії правильні. "
Нова карта показує, що масштабні структури дійсно розподілені так, як би запропонували сучасні уявлення про прискорене розширення Всесвіту. Припущений на карті розподіл темної матерії, який, хоча невидимий вплив гравітації подібно до звичайної матерії, також відповідає поточному розумінню.
Можлива велика нова тривимірна карта - широкопольний телескоп Sloan Digital Sky Survey, який охоплює триступеневе поле зору (повний місяць - приблизно пів градуса), а також вибір конкретного виду галактики "Маяк" або маркер відстані: світяться червоні галактики.
"Це мертві, червоні галактики, одні з найдавніших у Всесвіті - в яких всі швидко горячі зірки давно вигоріли і залишилися лише старі червоні зірки", - говорить Шлегель. "Це не тільки самі червоні галактики, вони також і найяскравіші, видимі на великих відстанях".
Астрономи Sloan Digital Sky Survey працювали з колегами в австралійській команді з двома ступенями, щоб оцінити колір і червоний зміщення зразка з 10 000 червоних світних галактик, що відносять колір галактики до відстані. Потім вони застосували ці вимірювання до 600 000 таких галактик, щоб побудувати їх карту.
Падманабан визнає, що "існує статистична невизначеність у застосуванні відношення яскравості-відстані, отриманого від 10 000 червоних світних галактик до всіх 600000, не вимірюючи їх окремо. У гру, в яку ми граємо, нас так багато, що середні показники все ще дають нам дуже корисну інформацію про їх розподіл. І не потрібно вимірювати їх спектри, ми можемо зазирнути набагато глибше в космос ».
Шлегель погоджується, що дослідники далекі від досягнення точності, якої вони хочуть. "Але ми показали, що такі вимірювання можливі, і ми встановили вихідну точку для стандартного правителя всесвіту, що розвивається".
Він каже, що «наступним кроком є розробка точного експерименту, можливо, на основі модифікацій телескопа SDSS. Ми працюємо з інженерами в лабораторії Берклі, щоб перепроектувати телескоп, щоб робити те, що ми хочемо робити ».
«Кластеризація світлих червоних галактик у даних опису зображень слоганського цифрового неба» Нікхіл Падманабан, Девід Дж. Шлегель, Урос Селяк, Олексій Макаров, Нета А. Баккалл, Майкл Р. Блантон, Джонатан Брінкман, Даніель Дж. Айзенштейн, Дуглас П. Фінкбейнер, Джеймс Е. Ганн, Девід У. Хогг, Бффєлько Івезіч, Джилліан Р. Кнапп, Джон Ловедай, Роберт Х. Луптон, Роберт Ч. Нікол, Дональд П. Шнайдер, Майкл А. Стросс, Макс Тегмарк та Дональд Дж. Йорк з'являться в Щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства і тепер доступні в Інтернеті за адресою http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS керує Астрофізичним дослідницьким консорціумом для установ-учасниць, а це Американський музей природознавства, Астрофізичний інститут Потсдама, Базельський університет, Кембриджський університет, Університет Кейс Вестерн, Чиказький університет, Університет Дрекселя, Фермілаб, Інститут Розширене дослідження, Японська група участі, Університет Джона Хопкінса, Об'єднаний інститут ядерної астрофізики, Інститут астрофізики та космології частинок Кавлі, Корейська група вчених, Китайська академія наук (LAMOST), Національна лабораторія Лос-Аламоса Інститут астрономії Планка (MPIA), Інститут астрофізики Макса-Планка (MPA), Державний університет Нью-Мексико, Університет штату Огайо, Піттсбурзький університет, Портсмутський університет, Принстонський університет, Морська обсерваторія Сполучених Штатів та Університет Вашингтона.
Фінансування SDSS забезпечується Фондом Альфреда П. Слоана, інститутами-учасниками, Національним науковим фондом, Міністерством енергетики США, Національною адміністрацією з питань аеронавтики та космосу, японським Монбукагакушо, Товариством Макса Планка та Радою фінансування вищої освіти для Англія. Відвідайте веб-сайт SDSS за адресою http://www.sdss.org/.
Берклі Лабораторія є національною лабораторією міністерства енергетики США, що знаходиться в Берклі, Каліфорнія. Він проводить некласифіковані наукові дослідження та керується Каліфорнійським університетом. Відвідайте наш веб-сайт за адресою http://www.lbl.gov.
Оригінальне джерело: Лабораторія Берклі
