У 1929 році Едвін Хаббл назавжди змінив наше розуміння космосу, показавши, що Всесвіт знаходиться в стані розширення. До 90-х років астрономи визначили, що швидкість, з якою вона розширюється, насправді прискорюється, що в свою чергу призвело до теорії «темної енергії». З цього часу астрономи та фізики прагнули визначити існування цієї сили, вимірюючи вплив, який вона надає на космос.
Останнє в цих зусиллях походить в Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), де міжнародна команда дослідників оголосила, що закінчила створення найточніших вимірювань Всесвіту на сьогоднішній день. Відомі як Спектроскопічне дослідження осциляції Баріона (BOSS), їх вимірювання поставили нові обмеження щодо властивостей Темної Енергії.
Нові вимірювання представив астроном Гарвардського університету Деніел Ейзенштейн на нещодавньому засіданні Американського астрономічного товариства. Будучи директором Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), він та його команда витратили останні десять років на вимірювання космосу та періодичних коливань щільності нормальної речовини, щоб побачити, як галактики розподіляються по Всесвіту.
І після десятиліття досліджень команда BOSS змогла скласти тривимірну карту космосу, яка охоплює понад шість мільярдів світлових років. І в той час, як інші останні опитування виглядали далі - на відстані 9 та 13 мільярдів світлових років - карта BOSS унікальна тим, що вона має найвищу точність будь-якої космологічної карти.
Насправді команда BOSS змогла виміряти розподіл галактик у космосі та на відстані 6 мільярдів світлових років до небаченого 1% похибки. Визначити природу космічних об'єктів на великих відстанях справа непроста, через наслідки відносності. Як доктор Ейзенштейн розповів Space Magazine електронною поштою:
«Відстані - це давній виклик астрономії. Тоді як люди часто можуть судити про відстань через наш бінокулярний зір, галактики поза Чумацьким Шляхом є занадто далеко, щоб використовувати це. А оскільки галактики мають широкий діапазон внутрішніх розмірів, важко судити про їх відстань. Це як би дивитися на далеку гору; судження про його відстань пов'язане з оцінкою його висоти ".
У минулому астрономи проводили точні вимірювання об'єктів всередині місцевого Всесвіту (тобто планети, сусідні зірки, зіркові скупчення), спираючись на все, від радарів до червоного зміщення - на ступінь, на яку довжина хвилі світла зміщується до червоного кінця спектр. Однак чим більше відстань об'єкта, тим більше ступінь невизначеності.
І до цих пір лише об'єкти, що знаходяться в декількох тисячах світлових років від Землі, тобто в межах галактики Чумацький Шлях, вимірювали їх відстані в межах одного відсотка похибки. Як найбільший з чотирьох проектів, що складають Слоан цифрового обстеження неба 3 (SDSS-III), тим, що виділяє BOSS, є той факт, що він покладається в першу чергу на вимірювання того, що називається "баріоновими акустичними коливаннями" (БАО).
Це по суті тонкі періодичні пульсації при розподілі видимої баріонічної (тобто нормальної) речовини в космосі. Даніель Ейзенштейн пояснив:
«BOSS вимірює розширення Всесвіту двома основними способами. Перший - за допомогою баріонових акустичних коливань (звідси і назва опитування). Звукові хвилі, що подорожують у перші 400 000 років після Великого вибуху, створюють переважну шкалу для поділу пар галактик. Виміривши цей кращий поділ у вибірці багатьох галактик, ми можемо зробити висновок про відстань до вибірки.
"Другий метод полягає в вимірюванні того, як кластеризація галактик відрізняється між парами, орієнтованими по лінії зору, порівняно з поперечною лінією зору. Розширення Всесвіту може призвести до того, що це кластеризація буде асиметричною, якщо використовувати неправильну історію розширення при перетворенні червоних змін в відстань.
Завдяки цим новим, високоточним вимірюванням відстані, астрономи BOSS зможуть вивчити вплив Темної матерії з значно більшою точністю. "Різні моделі темної енергії залежать від того, як з часом протікає прискорення розширення Всесвіту", - сказав Ейзенштейн. “BOSS вимірює історію розширення, що дозволяє нам зробити швидкість прискорення. Ми знаходимо результати, які повністю відповідають прогнозам космологічної постійної моделі, тобто моделі, в якій темна енергія має постійну щільність у часі ».
Окрім вимірювання розподілу нормальної речовини для визначення впливу Темної енергії, співпраця SDSS-III працює над картою Чумацького Шляху та пошуком позасонячних планет. Вимірювання BOSS докладно викладено у серії статей, які були подані до журналів у співпраці з BOSS минулого місяця, і всі вони тепер доступні в Інтернеті.
І BOSS - не єдине зусилля, щоб зрозуміти масштабну структуру нашого Всесвіту і те, як усі його таємничі сили сформували його. Лише минулого місяця професор Стівен Хокінг оголосив, що суперкомп'ютерний центр COSMOS в Кембриджському університеті створюватиме найбільш детальну 3D-карту Всесвіту на сьогоднішній день.
Спираючись на дані, отримані за даними CMB, отриманими супутником Planck ESA, та інформацією з обстеження темної енергії, вони також сподіваються виміряти вплив Темної енергії на розподіл речовини у нашому Всесвіті. Хто знає? Через кілька років ми можемо дуже добре зрозуміти, як працюють всі основні сили, що керують Всесвітом.
