Kad je u pitanju točnost, svi teže sto posto, ali mjerenje kozmičkih udaljenosti malo više ostavlja na priliku. Prije samo nekoliko dana, istraživači iz Baryon oscilacijske spektroskopske ankete (BOSS) objavili su svijetu da su uspjeli izmjeriti udaljenost od galaksija udaljenih više od šest milijardi svjetlosnih godina do razine povjerenja od samo jedan posto. Ako vam se ova najava ne čini uzbudljivom, razmislite što znači drugim studijama. Ta nova mjerenja daju parametar svojstvima sveprisutne "tamne energije" - izvora univerzalne ekspanzije.
„U svakodnevnom životu nema puno stvari za koje znamo s postotkom točnosti“, rekao je David Schlegel, fizičar u Nacionalnoj laboratoriji Lawrence Berkeley (LBNL) i glavni istraživač BOSS-a. "Sada znam veličinu svemira bolje nego što znam veličinu moje kuće."
Otkrića istraživačkog tima predstavila su na sastanku Američkog astronomskog društva astronom Sveučilišta Harvard Daniel Eisenstein, direktor Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), svjetske organizacije koja uključuje BOSS. Oni su detaljno opisani u nizu članaka koje je BOSS suradnja poslao u časopisima prošlog mjeseca, a svi su sada dostupni kao internetski pretisci.
"Određivanje udaljenosti temeljni je izazov astronomije", rekao je Eisenstein. "Na nebu vidite nešto - koliko je daleko? Jednom kada znate koliko je daleko, naučiti sve ostalo o tome odjednom je puno lakše. "
Kada je u pitanju mjerenje udaljenosti u svemiru, astronomi su primijenili mnoge metode. Za mjerenje udaljenosti do planeta ostvareno je radarom, ali ima svoja ograničenja i ići dalje u svemir znači i manje izravnu metodu. Iako je dokazano da su nevjerojatno točne, još uvijek postoji faktor neizvjesnosti - jedan koji se izražava u postocima. Na primjer, ako biste trebali mjeriti udaljenost od objekta udaljenog 200 milja do stvarne vrijednosti 2 milje, tada ste mjerili s točnošću od 1%. Kozmički gledano, samo nekoliko stotina zvijezda i nekoliko zvjezdanih grozdova zapravo su dovoljno bliski da se mogu precizno predvidjeti njihove udaljenosti. Oni stanuju u Mliječnom putu i udaljeni su samo nekoliko tisuća svjetlosnih godina. BOSS ga dovodi do krajnosti ... njegova mjerenja nadilaze naše galaktičke granice, više od milion puta dalje, i mapiraju Svemir s neusporedivom točnošću.
Zahvaljujući ovim novim, vrlo preciznim mjerenjima udaljenosti, BOSS astronomi napreduju u području tamne energije. "Još ne razumijemo što je tamna energija", objasnio je Eisenstein, "ali možemo mjeriti njena svojstva. Zatim uspoređujemo te vrijednosti s onim što očekujemo da budu s obzirom na naše trenutačno razumijevanje svemira. Što su naša mjerenja bolja, to više možemo naučiti. "
Kako se to radi? Da bi se postiglo jednoprocentno mjerenje na šest milijardi svjetlosnih godina nije lako kao mjerenje objekta Sunčevog sustava ili čak onog koji se nalazi u našoj galaksiji. Tu se igra BOSS. Najveći je to od četiri projekta koji čine Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), a izgrađen je kako bi iskoristio ovu tehniku: mjerenje takozvanih „barionskih akustičkih oscilacija“ (BAO), suptilnih periodičnih pukotina u raspodjela galaksija u kozmosu. Ove pukotine su znak tlačnih valova koji su jednom krstarili ranim Svemirom u vrijeme kada su stvari bile tako vruće i guste da su fotoni marširali zajedno s barionima - tvar koja stvara jezgre atoma. Budući da je poznata veličina valjka, ta se veličina sada može mjeriti mapiranjem galaksija.
"S ovim mjerenjima galaksije priroda nam je dala prekrasnog vladara", rekla je Ashley Ross, astronomkinja sa Sveučilišta u Portsmouthu. "Vladar je dugačak pola milijarde svjetlosnih godina, pa ga možemo koristiti za precizno mjerenje udaljenosti, čak i vrlo daleko.
Koristeći svoju specijaliziranu instrumentaciju koja može napraviti detaljna mjerenja tisuću galaksija odjednom, BOSS je preuzeo veliki izazov - mapiranje položaja više od milijun galaksija. "U bistru noć kada sve prođe savršeno, na kartu možemo dodati više od 8000 galaksija i kvazara", rekla je Kaike Pan, koja vodi tim promatrača 2,5-metarskog teleskopa u fondaciji Sloan Fondacije SDSS-III u opservatoriju Apache Point u Novi Meksiko.
Iako je istraživački tim BOSS-a prije godinu dana predstavio svoje rane mape galaksija i započeto mjerenje BAO-a, ovi novi podaci pokrivaju dvostruko više teritorija i daju još preciznije mjerenje - uključujući i one u obližnjim galaksijama. "Izvođenje ovih mjerenja na dvije različite udaljenosti omogućava nam da vidimo kako se širenje svemira s vremenom promijenilo, što će nam pomoći da shvatimo zašto se ubrzava", objasnila je astronomka sa Sveučilišta u Portsmouthu Rita Tojeiro, koja je predsjedateljica clustera galaksije BOSS radna skupina zajedno s Jeremyjem Tinkerom sa Sveučilišta New York.
Također radi sličnu studiju je Mariana Vargas-Magana, postdoktorska istraživačica na Sveučilištu Carnegie Mellon. Da bi omogućila još veću točnost, ona proučava bilo kakve suptilne efekte koji bi mogli utjecati na BOSS-ova mjerenja. "Kad pokušavate doseći jedan posto, morate biti paranoični u svemu što bi moglo ići čak i malo pogrešno", rekla je Vargas-Magana - na primjer, male razlike u načinu utvrđivanja galaksija mogle su izbaciti cjelokupno mjerenje njihovih rasprostranjenost, pa su se različiti dijelovi neba morali pažljivo provjeriti. "Srećom", rekla je Vargas-Magana, "ima dosta pažljivih ljudi u našem timu koji provjeravaju naše pretpostavke. Dok su svi zadovoljni, sigurni smo da nismo ništa propustili. "
Od sadašnjih dana, čini se da su ovi novi BOSS-ovi rezultati u skladu s onim što smatramo oblikom tamne energije - konstantom koja se nalazi u cijeloj povijesti Svemira. Prema vijestima, ova "kosmološka konstanta" jedan je od samo šest brojeva potrebnih za stvaranje modela koji se poklapa sa razmjerom i strukturom Svemira. Schlegel uspoređuje ovaj model sa šest brojeva sa staklenim oknom, koji je na mjestu pričvršćen vijcima koji predstavljaju različita mjerenja povijesti svemira. "BOSS sada ima jedan od najčvršćih vijaka, a upravo smo ga dobili još pola okreta", rekao je Schlegel. "Svaki put kada podignete napetost i čaša se ne razbije, to je model uspjeha."
Izvorni izvor priče: Sloan Digital Sky Survey III News Release. Za daljnje čitanje: Objava vijesti Instituta Max Planck.
