Схематичен изглед на новата триизмерна карта SDSS. Щракнете за уголемяване
Астрономите от UC Berkeley са създали най-изчерпателната триизмерна карта на Вселената, публикувана някога. Той съдържа 600 000 галактики и простира 5,6 милиарда светлинни години в космоса. Тази карта позволява на астрономите да изучават доказателства за тъмната енергия - мистериозната сила, ускоряваща разширяването на Вселената.
Екип от астрономи, ръководен от Нихил Падманабан и Дейвид Шлегел, публикува най-голямата триизмерна карта на вселената, която някога е била построена, клиновидна филийка от Космоса, която обхваща десета от северното небе, обхваща 600 000 уникално светещи червени галактики и простира 5,6 милиарда светлинни години дълбоко в космоса, което се равнява на 40 процента от пътя назад във времето до Големия взрив.
Шлегел е дивизионен сътрудник в отдела по физика на Националната лаборатория на Лорънс Бъркли, а Падманабхан ще се присъедини към отдела по физика на лабораторията като сътрудник на Чемберлен и Хъбъл през септември; в момента той е в Принстънския университет. Те и техните съавтори са членове на Sloan Digital Sky Survey (SDSS) и преди това са произвели по-малки 3-D карти, използвайки телескопа SDSS в Ню Мексико, за старателно събиране на спектрите на отделните галактики и изчисляване на техните разстояния чрез измерване на техните червени смени.
„Новото в тази карта е, че тя е най-голямата досега“, казва Падманабан, „и не зависи от отделните спектри“.
Основният мотив за създаването на мащабни 3-D карти е да се разбере как материята се разпределя във Вселената, казва Падманабхан. "Най-ярките галактики са като фарове - там, където е светлината, там е материята."
Шлегел казва, че „тъй като тази карта обхваща много по-големи разстояния от предишните карти, тя ни позволява да измерим структури, големи колкото милиард светлинни години в целия“.
Отклоненията в галактическото разпределение, които представляват видими мащабни структури, са директно произтичащи от измененията в температурата на космическия микровълнов фон, отразяващи трептенията в плътната ранна вселена, които са измерени с голяма точност чрез експерименти с балон и WMAP спътника.
Резултатът е естествен „владетел“, образуван от редовните вариации (понякога наричани „барионни трептения“, с бариони като стенограма за обикновена материя), които се повтарят на интервали от около 450 милиона светлинни години.
„За съжаление, владетелят е с неудобни размери“, казва Шлегел. „Трябваше да извадим огромен обем от Вселената, само за да паснем на владетеля вътре.“
Казва Padmanabhan, „Въпреки че Вселената е на 13,7 милиарда години, това наистина не е много време, когато измервате с владетел, който е отбелязан само на всеки 450 милиона светлинни години.“
Разпределението на галактиките разкрива много неща, но едно от най-важните е мярка за тайнствената тъмна енергия, която представлява около три четвърти от плътността на Вселената. (Тъмната материя представлява приблизително още 20 процента, докато по-малко от 5 процента е обикновена материя от вида, който прави видими галактики.)
„Тъмната енергия е само терминът, който използваме за наблюдението си, че разширяването на Вселената се ускорява“, отбелязва Падманабхан. „Като разгледаме къде са варирали плътностите във времето на космическия микровълнов фон“ - само около 300 000 години след Големия взрив - „и като видим как те се развиват в карта, обхващаща последните 5,6 милиарда години, можем да видим дали нашите оценки от тъмната енергия са правилни. "
Новата карта показва, че мащабните структури наистина са разпределени по начина, по който биха подсказали настоящите идеи за ускоряващото се разширяване на Вселената. Предполагаемото разпределение на тъмната материя на картата, което макар и невидимо да е засегнато от гравитацията, както обикновената материя, също съответства на сегашното разбиране.
Това, което направи голямата нова 3-D карта възможна, беше широколентовият телескоп на Sloan Digital Sky Survey, който покрива зрително поле с три степени (пълната луна е около половин градус), плюс избора на конкретен вид галактика „Фар“ или маркер за разстояние: светещи червени галактики.
„Това са мъртви, червени галактики, едни от най-старите във Вселената - в които всички бързо горящи звезди отдавна са изгорели и са останали само стари червени звезди“, казва Шлегел. „Това са не само най-черните галактики, но и най-ярките, видими на големи разстояния.“
Астрономите на Sloan Digital Sky Survey са работили с колегите от австралийския екип с две степени, за да оценят цвета и червеното изместване на извадка от 10 000 червени светещи галактики, свързващи цвета на галактиката с разстоянието. След това приложиха тези измервания към 600 000 такива галактики, за да начертаят своята карта.
Padmanabhan признава, че „има статистическа несигурност при прилагането на отношение на яркост-разстояние, получено от 10 000 червени светлинни галактики към всички 600 000, без да ги измерва поотделно. Играта, която играем е, имаме толкова много, че средните стойности все още ни дават много полезна информация за тяхното разпространение. И без да се налага да измерваме техните спектри, можем да погледнем много по-дълбоко в космоса. "
Шлегел е съгласен, че изследователите далеч не постигат точността, която искат. "Но ние показахме, че такива измервания са възможни и установихме отправна точка за стандартен владетел на развиващата се вселена."
Той казва, че „следващата стъпка е да се изработи прецизен експеримент, може би базиран на модификации на SDSS телескопа. Ние работим с инженери тук в лабораторията на Беркли, за да препроектираме телескопа, за да направим това, което искаме да правим. "
„Клъстеризирането на светещи червени галактики в данните за изобразяване на изображенията на Sloan Digital Sky Survey“, от Нихил Падманабан, Дейвид Дж. Шлегел, Урос Селяк, Алексей Макаров, Нета А. Бахкол, Майкъл Р. Блантън, Джонатан Бринкман, Даниел Дж. Айзенщайн, 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, Макс Тегмарк и Доналд Г. Йорк ще се появят в месечните известия на Кралското астрономическо общество и вече са достъпни онлайн на адрес http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS се управлява от Консорциума за астрофизични изследвания на участващите институции, които са Американският музей по естествена история, Астрофизическият институт Потсдам, Базелския университет, Кембриджския университет, Университетът Case Western Reserve, Чикагския университет, Университета Дрексел, Фермилаб, Институтът за Разширено проучване, Японската група за участие, Университета Джон Хопкинс, Съвместният институт за ядрена астрофизика, Институтът за астрофизика и космология на частиците Kavli, Корейската група учени, Китайската академия на науките (LAMOST), Националната лаборатория в Лос Аламос, Макс. Институт за астрономия на Планк (MPIA), Институт за астрофизика Макс-Планк (MPA), Държавен университет в Ню Мексико, Университет на Охайо, Университет на Питсбърг, Университет в Портсмут, Принстънски университет, Военноморската обсерватория на САЩ и Университета на Вашингтон.
Финансирането на SDSS се осигурява от фондация „Алфред П. Слоун“, участващите институции, Националната научна фондация, Министерството на енергетиката на САЩ, Националната администрация по аеронавтика и космос, японското Монбукагакушо, обществото „Макс Планк“ и Съветът за финансиране на висшето образование за Англия. Посетете уебсайта на SDSS на http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab е национална лаборатория на САЩ по енергетика в Беркли, Калифорния. Той провежда некласифицирани научни изследвания и се управлява от Калифорнийския университет. Посетете нашия уебсайт на адрес http://www.lbl.gov.
Оригинален източник: Berkeley Lab
