Кредит зображення: SDSS
З часу відкриття декількох років тому загадкової сили під назвою темна енергія, яка, здається, прискорює Всесвіт, астрономи шукали додаткові докази, щоб або підтримати цю теорію, або знизити її. Астрономи з опитування цифрового неба Sloan виявили коливання космічного випромінювання фону, що відповідає відштовхувальному впливу темної енергії.
Вчені з опитування цифрового неба Sloan оголосили про відкриття незалежних фізичних доказів існування темної енергії.
Дослідники знайшли відбиток темної енергії шляхом співвіднесення мільйонів галактик в опитуванні цифрового неба Sloan (SDSS) та космічних картах мікрохвильової фонової температури з NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Дослідники виявили "тінь" темної енергії на древньому космічному випромінюванні, пережитку охолодженого випромінювання з Великого вибуху.
Завдяки поєднанню результатів цих двох великих обстежень неба це відкриття дає фізичні докази існування темної енергії; результат, який доповнює більш ранні роботи з прискорення Всесвіту, виміряні від віддалених наднових. Спостереження з повітряної кулі Спостереження за міліметричним позагалактичним випромінюванням та геофізикою (BOOMERANG) космічного мікрохвильового фону (CMB) також були частиною попередніх висновків.
Темна енергія, головна складова Всесвіту і одна з найбільших загадок у науці, гравітаційно відштовхує, а не приваблює. Це змушує розширення Всесвіту прискорюватися, на відміну від залучення звичайної (і темної) матерії, що призведе до уповільнення.
"У плоскій Всесвіті ефект, який ми спостерігаємо, виникає лише в тому випадку, якщо у вас є Всесвіт з темною енергією", - пояснив провідний науковий співробітник доктор Райан Скрентон з факультету фізики та астрономії Університету Пітсбурга. "Якби Всесвіт просто складався з матерії і все ще плоский, цього ефекту не було б."
«Коли фотони з космічного мікрохвильового фону (CMB) подорожують до нас через 380 000 років після Великого вибуху, вони можуть зазнати низки фізичних процесів, включаючи інтегрований ефект Сакса-Вулфа. Цей ефект є відбитком або тінню темної енергії на мікрохвильових печах. Ефект також вимірює зміни температури космічного мікрохвильового фону внаслідок впливу сили тяжіння на енергію фотонів », - додав Скрентон.
Це відкриття є "фізичним виявленням темної енергії та сильно доповнює інші виявлення темної енергії", додав доктор Боб Нікол, співавтор SDSS та доцент кафедри фізики в університеті Карнегі Меллон в Пітсбурзі. Ніколь уподібнював інтегрований ефект Сакса-Вулфа до того, щоб дивитися на людину, що стоїть перед сонячним вікном: «Ви просто бачите їх контури і можете розпізнати їх лише за цією інформацією. Так само сигнал, який ми бачимо, має правильний контур (або тінь), якого ми очікуємо на темну енергію ", - сказав Нікол.
"Зокрема, колір сигналу такий самий, як і колір космічного мікрохвильового фону. Це доводить, що він космологічний за своїм походженням, а не деяким дратівливим забрудненням", - додав Нікол.
«Ця робота дає фізичне підтвердження, що потрібна темна енергія для одночасного пояснення як даних CMB, так і SDSS, незалежно від роботи наднових. Такі перехресні перевірки є життєво важливими для науки », - додав Джим Ганн, науковець проекту SDSS та професор астрономії в Принстонському університеті.
Доктор Ендрю Конноллі з Пітсбургського університету пояснив, що фотони, що витікають з космічного мікрохвильового фону, проходять через багато концентрацій галактик і темної речовини. Коли вони потрапляють у гравітаційну свердловину, вони отримують енергію (як м'яч, що котиться в гору). Коли вони виходять, вони втрачають енергію (знову як кулька, що котиться в гору). Фотографічні зображення мікрохвильових піч стають синішими (тобто більш енергійними), коли вони падають у бік цих концентрацій надкластера, а потім стають більш червоними (тобто менш енергійними), коли вони піднімаються від них.
«У Всесвіті, що складається здебільшого з нормальної речовини, можна було б очікувати, що чистий ефект зміни червоного та синього кольору скасується. Однак в останні роки ми виявляємо, що більшість речей у нашому Всесвіті ненормальні, оскільки вони гравітаційно відштовхувальні, а не гравітаційно привабливі ", - пояснив Альберт Стеббінс, науковець з Національної лабораторії ацефізики NASA / Fermilab Astrophysics Center Fermi, що співпрацює з SDSS заклад. "Цей ненормальний матеріал, який ми називаємо темною енергією".
Співробітник SDSS Конноллі сказав, що якщо глибина гравітаційного колодязя зменшується, коли фотон проходить через нього, то фотон вийде з трохи більшою енергією. "Якби це було правдою, то ми очікували б побачити, що космічна мікрохвильова фонова температура трохи гаряча в регіонах з більшою кількістю галактик. Це саме те, що ми знайшли ».
Стеббінс додав, що зміна чистої енергії, що очікується від однієї концентрації маси, становить менше однієї частини в мільйон, і дослідникам довелося подивитися на велику кількість галактик, перш ніж вони могли очікувати, що вони побачать ефект. Він сказав, що результати підтверджують, що темна енергія існує у відносно невеликих масових концентраціях: лише 100 мільйонів світлових років, де раніше спостерігалися ефекти темної енергії були в масштабі 10 мільярдів світлових років. Унікальним аспектом даних SDSS є його здатність точно вимірювати відстані до всіх галактик від фотографічного аналізу їх фотометричних червоних змін. "Тому ми можемо спостерігати, як відбиток цього ефекту на зростанні КМБ залежить від віку Всесвіту", - сказав Конноллі. "Зрештою, нам вдасться визначити природу темної енергії за такими вимірюваннями, хоча це трохи в майбутньому".
«Щоб зробити висновок про існування темної енергії, нам потрібно лише припустити, що Всесвіт не вигнута. Після того, як у лютому 2003 р. З'явилися результати зонду Вікінсонської мікрохвильової анізотропії, це добре прийняте припущення ", - пояснив Скрентон. «Це надзвичайно захоплююче. Ми не знали, чи можемо ми отримати сигнал, тому ми витратили багато часу на тестування даних проти забруднення з нашої галактики чи інших джерел. Виконання результатів настільки ж рішуче, як і у нас, було надзвичайно задоволеним ».
Відкриття були зроблені в 3400 квадратних градусах неба, обстежених SDSS.
"Це поєднання космічних мікрохвильових і наземних оптичних даних дало нам нове вікно властивостей темної енергії", - сказав Девід Спергель, космолог університету Прінстона та член наукової команди WMAP. «Комбінуючи дані WMAP та SDSS, Скрентон та його співробітники показали, що темна енергія, яка б вона не була, не приваблює сила тяжіння навіть у великих масштабах, проведених дослідженнями Sloan Digital Sky Survey.
"Це важливий натяк для фізиків, які намагаються зрозуміти таємничу темну енергію", - додав Спергель.
Окрім головних дослідників Скрентона, Конноллі, Ніколя та Стеббінса, Істану Сапуді з Гавайського університету сприяли дослідження. Інші, що беруть участь в аналізі, включають Ніяеша Афшорді з Прінстонського університету, Макса Тегмарка з Пенсільванського університету та Даніеля Айзенштейна з університету Арізони.
ПРО СЛОАНСЬКИЙ ЦИФРОВИЙ ОГЛЯД СКОРОСТІ (SDSS)
Sloan Digital Sky Survey (sdss.org) детально відобразить одну чверть всього неба, визначивши позиції та абсолютну яскравість 100 мільйонів небесних об’єктів. Він також буде вимірювати відстані до більш ніж мільйона галактик і квазарів. Астрофізичний дослідницький консорціум (ARC) функціонує в обсерваторії Apache Point, на місці телескопів SDSS.
SDSS - це спільний проект Чиказького університету, Фермілаба, Інституту підвищення кваліфікації, Японської групи участі, Університету Джона Хопкінса, Національної лабораторії Лос-Аламоса, Інституту астрономії Макса-Планка (MPIA), Max- Інститут астрофізики Планка (MPA), Державний університет Нью-Мексико, Піттсбурзький університет, Принстонський університет, Військово-морська обсерваторія Сполучених Штатів та Університет Вашингтона.
Фінансування проекту було надано Фондом Альфреда Слоана, інститутами-учасниками, Національною адміністрацією з питань аеронавтики та космосу, Національним науковим фондом, Міністерством енергетики США, Японським Монбукагагакушо та Товариством Макса Планка.
ПРОБЛЕ АНІЗОТРОПІЇ ВІЛКІНСОНСЬКОГО МІКРОВОГО ВІДУ (WMAP) - це місія NASA, побудована у партнерстві з Університетом Принстона та Центром космічних польотів Годдарда для вимірювання температури космічного випромінювання фону, залишку тепла від Великого вибуху. Місія WMAP розкриває умови існування у ранньому Всесвіті шляхом вимірювання властивостей космічного мікрохвильового фонового випромінювання над повним небом. (http://map.gsfc.nasa.gov)
Оригінальне джерело: SDSS News Release
