Shematski prikaz nove trodimenzionalne karte SDSS. Klikni za veću sliku
Astronomi iz UC Berkeley stvorili su najopsežniju trodimenzionalnu kartu svemira ikad objavljenu. Sadrži 600.000 galaksija i proteže se u svemir 5,6 milijardi svjetlosnih godina. Ova karta omogućuje astronomima da proučavaju dokaze za tamnu energiju - tajanstvenu silu koja ubrzava širenje Svemira.
Tim astronoma na čelu s Nikhiljem Padmanabhanom i Davidom Schlegelom objavio je najveću trodimenzionalnu kartu svemira ikad izgrađenog, klinast križić kosmosa koji se proteže na desetinu sjevernog neba, obuhvaća 600 000 jedinstvenih svjetlucavih crvenih galaksija i prostire se 5,6 milijardi svjetlosnih godina duboko u svemir, što odgovara 40 posto puta unatrag do Velikog praska.
Schlegel je znanstveni novak u Odjelu za fiziku Nacionalnog laboratorija Lawrencea Berkeleyja, a Padmanabhan će se u rujnu pridružiti odjelu za fiziku laboratorija kao stipendista Chamberlaina i Hubble-a; trenutno je na Sveučilištu Princeton. Oni i njihovi koautori članovi su Sloan Digital Sky Survey (SDSS), a prethodno su proizveli manje 3-D karte pomoću SDSS teleskopa u Novom Meksiku kako bi mukotrpno prikupili spektar pojedinih galaksija i izračunali njihove udaljenosti mjerenjem njihovih crvenih pomaka.
"Ono što je novo u ovoj karti jest da je najveća ikad", kaže Padmanabhan, "i da ne ovisi o pojedinačnim spektrima."
Padmanabhan kaže da je glavni motiv stvaranja 3-D mapa velikih razmjera razumjeti kako se materija distribuira u svemiru. "Najsvjetlije galaksije su poput svjetionika - tamo gdje je svjetlost, tamo je stvar."
Schlegel kaže da "budući da ova mapa pokriva mnogo veće udaljenosti od prethodnih karata, omogućava nam da izmjerimo strukture velike do milijardu svjetlosnih godina."
Varijacije u galaktičkoj distribuciji koje čine vidljive strukture velikih razmjera izravno su izvedene od varijacija u temperaturi kozmičke pozadine mikrovalnih mikrofona, koje odražavaju oscilacije u gustom ranom svemiru koje su do velike točnosti izmjerene eksperimentima sa balonom i WMAP satelitom.
Rezultat je prirodni "vladar" formiran redovitim varijacijama (koje se ponekad nazivaju i "barijenske oscilacije", s barionima kao skraćenicom za običnu tvar), koje se ponavljaju u intervalima od oko 450 milijuna svjetlosnih godina.
"Nažalost, vladar nezgodno veličine", kaže Schlegel. "Morali smo uzorkovati ogroman volumen svemira samo da bismo uklopili vladara iznutra."
Padmanabhan kaže, "Iako je svemir star 13,7 milijardi godina, to zapravo nije puno vremena kada se mjeriš sa vladarom koji je obilježen samo svakih 450 milijuna svjetlosnih godina."
Raspodjela galaksija otkriva mnoge stvari, ali jedna od najvažnijih je mjera tajanstvene tamne energije koja čini oko tri četvrtine svemira. (Tamna materija otprilike iznosi oko 20 posto, dok je manje od 5 posto uobičajena tvar koja čini vidljive galaksije.)
"Tamna energija samo je pojam koji koristimo za svoje opažanje da se širenje svemira ubrzava", napominje Padmanabhan. "Gledajući gdje su bile promjene gustoće u vrijeme kozmičke mikrovalne pozadine" - samo oko 300.000 godina nakon Velikog praska - "i vidjevši kako se razvijaju u kartu koja pokriva zadnjih 5,6 milijardi godina, možemo vidjeti jesu li naše procjene tamne energije su ispravne. "
Nova karta pokazuje da su strukture velikih razmjera doista raspoređene onako kako bi sugerisale trenutne ideje o ubrzanom širenju svemira. Pretpostavljena karta distribucije tamne materije, na koju iako nevidljivo utječe gravitacija poput obične materije, također je u skladu s trenutnim razumijevanjima.
Ono što je omogućilo veliku novu 3-D kartu bio je širokopolovni teleskop Sloan Digital Sky Survey koji pokriva vidno polje od tri stupnja (puni mjesec je oko pola stupnja), plus izbor određene vrste galaktike "Svjetionik" ili oznaka udaljenosti: svjetlosne crvene galaksije.
"To su mrtve, crvene galaksije, neke od najstarijih u svemiru - u kojima su sve zvijezde koje brzo izgaraju odavno izgorjele, a ostale su samo stare crvene zvijezde", kaže Schlegel. "Ne samo da su ovo najcrnje galaksije, one su i najsvjetlije, vidljive na velikim daljinama."
Astronomi Sloan Digital Sky Survey surađivali su s kolegama na australskom timu s dva stupnja kako bi uspoređivali boju i crveni pomak uzorka od 10 000 crvenih svjetlosnih galaksija, odnoseći boju galaksije na udaljenost. Zatim su primijenili ta mjerenja na 600 000 takvih galaksija kako bi nacrtali kartu.
Padmanabhan priznaje da "postoji statistička neizvjesnost u primjeni odnosa svjetline i daljine izvedenog od 10 000 crvenih svjetlosnih galaksija na svih 600 000 bez njihovog pojedinačnog mjerenja. U igri koju igramo imamo toliko da nam prosjeci još uvijek daju vrlo korisne podatke o njihovoj distribuciji. A bez da moramo mjeriti njihove spektre, možemo gledati mnogo dublje u svemir. "
Schlegel se slaže da su istraživači daleko od postizanja preciznosti koju žele. "Ali pokazali smo da su takva mjerenja moguća i uspostavili smo početnu točku za standardnog vladara evoluirajućeg svemira."
Kaže da je „sljedeći korak osmisliti precizni eksperiment, možda zasnovan na modifikacijama SDSS teleskopa. Radimo s inženjerima ovdje u Berkeley laboratoriju da redizajniramo teleskop da bismo radili ono što želimo. "
„Klasteriranje svjetlosnih crvenih galaksija u podacima snimanja podataka Sloan Digital Sky Survey“, napisali su 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 i Donald G. York pojavit će se u Mjesečnim bilješkama Kraljevskog astronomskog društva i sada su dostupne na mreži na http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS upravlja Konzorcij za astrofizička istraživanja institucija koje sudjeluju, a to su Američki prirodoslovni muzej, Astrofizički institut Potsdam, Sveučilište u Bazelu, Sveučilište Cambridge, Sveučilište Case Western Reserve, Sveučilište u Chicagu, Sveučilište Drexel, Fermilab, Institut za Napredna studija, Japanska grupa za sudjelovanje, Sveučilište Johns Hopkins, Zajednički institut za nuklearnu astrofiziku, Kavlijev institut za astrofiziku i kozmologiju čestica, Korejska znanstvena skupina, Kineska akademija znanosti (LAMOST), Nacionalna laboratorija u Los Alamosu, Max- Planck-Institut za astronomiju (MPIA), Max-Planck-Institut za astrofiziku (MPA), Državno sveučilište New Mexico, Državno sveučilište Ohio, Sveučilište Pittsburgh, Sveučilište Portsmouth, Sveučilište Princeton, Pomorska opservatorija Sjedinjenih Država i Sveučilište od Washingtona.
Financiranje SDSS-a osiguravaju Zaklada Alfred P. Sloan, Institucije sudionice, Nacionalna zaklada za znanost, Ministarstvo energetike SAD-a, Nacionalna uprava za zrakoplovstvo i svemir, Japanska Monbukagakusho, društvo Max Planck i Vijeće za financiranje visokog obrazovanja za Engleska. Posjetite web stranicu SDSS na http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab američki je nacionalni laboratorij koji se nalazi u Berkeleyu u Kaliforniji. Provodi nerazvrstana znanstvena istraživanja, a upravlja Sveučilište u Kaliforniji. Posjetite našu web stranicu na http://www.lbl.gov.
Izvorni izvor: Berkeley Lab
