През 1929 г. Едвин Хъбъл завинаги промени нашето разбиране за Космоса, като показа, че Вселената е в състояние на експанзия. До 90-те години астрономите определят, че скоростта, с която се разширява, всъщност се ускорява, което от своя страна води до теорията за „тъмната енергия“. От това време астрономите и физиците се стремят да определят съществуването на тази сила чрез измерване на влиянието, което оказва върху Космоса.
Последното в тези усилия идва от Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), където международен екип от изследователи обяви, че са завършили създаването на най-прецизните измервания на Вселената до момента. Известен като Спектроскопско изследване на осцилацията на Барион (BOSS), техните измервания поставят нови ограничения върху свойствата на Тъмната енергия.
Новите измервания бяха представени от астронома от Харвардския университет Даниел Айзенщайн на неотдавнашна среща на Американското астрономическо общество. Като директор на Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), той и неговият екип прекараха последните десет години, измервайки космоса и периодичните колебания в плътността на нормалната материя, за да видят как галактиките са разпределени в цялата Вселена.
И след десетилетие на изследвания, екипът на BOSS успя да изработи триизмерна карта на Космоса, която обхваща повече от шест милиарда светлинни години. И докато други скорошни проучвания изглеждат по-далечни - до разстояния от 9 и 13 милиарда светлинни години - картата на BOSS е уникална с това, че се гордее с най-високата точност на всяка космологична карта.
В действителност екипът на BOSS успя да измери разпределението на галактиките в Космоса и на разстояние от 6 милиарда светлинни години, за да достигне безпрецедентен 1% грешка. Определянето на природата на космическите обекти на големи разстояния не е лесна материя поради ефектите на относителността. Както д-р Айзенщайн каза за Space Magazine по имейл:
„Разстоянията са дългогодишно предизвикателство в астрономията. Докато хората често могат да преценят разстоянието поради нашето бинокулярно зрение, галактиките отвъд Млечния път са твърде далеч, за да го използват. И тъй като галактиките идват в широк диапазон от присъщи размери, е трудно да се прецени разстоянието им. Това е все едно да гледаш далечна планина; преценката на неговото разстояние е свързана с преценката на нейната височина. "
В миналото астрономите са правили точни измервания на обекти в местната вселена (т.е. планети, съседни звезди, звездни клъстери), като разчитат на всичко - от радар до червено изместване - степента, в която дължината на вълната на светлината е изместена към червения край на спектър. Колкото по-голямо е разстоянието на даден обект, толкова по-голяма е степента на несигурност.
И досега само обекти, които са на няколко хиляди светлинни години от Земята - тоест в галактиката Млечен път - са измервали разстоянията си в рамките на един процент грешка. Като най-големият от четирите проекта, съставляващи Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), това, което отличава BOSS, е фактът, че той разчита предимно на измерването на така наречените „барионни акустични трептения“ (BAOs).
Това са по същество фини периодични пулсации при разпределението на видимата барионна (т.е. нормална) материя в Космоса. Даниел Айзенщайн обясни:
„BOSS измерва разширяването на Вселената по два основни начина. Първият е чрез използване на барионни акустични трептения (оттук и името на изследването). Звуковите вълни, пътуващи през първите 400 000 години след Големия взрив, създават предпочитана скала за разделяне на двойки галактики. Чрез измерване на това предпочитано разделяне в извадка от много галактики можем да заключим разстоянието до извадката.
„Вторият метод е да се измери как групирането на галактики се различава между двойки, ориентирани по линията на зрение, в сравнение с напречната на зрителната линия. Разширяването на Вселената може да доведе до това, че клъстерингът е асиметричен, ако човек използва грешна история на разширение, когато преобразува червените смени в разстояние. “
С тези нови, много точни измервания на разстоянието, BOSS астрономите ще могат да изучават влиянието на Тъмната материя с много по-голяма точност. „Различните модели на тъмната енергия се различават по начина, по който ускорението на разширяването на Вселената протича с течение на времето“, казва Айзенщайн. „BOSS измерва историята на разширяването, което ни позволява да заключим скоростта на ускорение. Откриваме резултати, които са много съвместими с прогнозите на космологичния модел на константа, тоест модела, при който тъмната енергия има постоянна плътност във времето. “
В допълнение към измерването на разпределението на нормалната материя за определяне на влиянието на Тъмната енергия, Сътрудничеството SDSS-III работи за картографиране на Млечния път и търсене на екстрасоларни планети. Измерванията на BOSS са подробно описани в поредица от статии, които бяха изпратени в списанията от сътрудничеството на BOSS миналия месец, всички които вече са достъпни онлайн.
И BOSS не е единственото усилие да разберем мащабната структура на нашата Вселена и как всички нейни мистериозни сили са я оформили. Само миналия месец професор Стивън Хокинг обяви, че суперкомпютърният център COSMOS в университета в Кеймбридж ще създаде най-подробната 3D карта на Вселената до момента.
Разчитайки на данни, получени от CMB данните, получени от спътника на Planck на ESA, и информация от изследването на тъмната енергия, те също се надяват да измерят влиянието, което тъмната енергия е оказала върху разпределението на материята в нашата Вселена. Кой знае? След няколко години може много да разберем как работят всички основни сили, управляващи Вселената.
