Кредит за изображение: SDSS
От откриването преди няколко години на мистериозна сила, наречена тъмна енергия, която изглежда ускорява Вселената, астрономите търсят допълнителни доказателства или да подкрепят, или да намалят тази теория. Астрономите от Sloan Digital Sky Survey са открили колебания в космическото фоново лъчение, което съответства на отблъскващото влияние на тъмната енергия.
Учени от изследването на Sloan Digital Sky Survey обявиха откриването на независими физически доказателства за съществуването на тъмна енергия.
Изследователите откриха отпечатък от тъмна енергия чрез съпоставяне на милиони галактики в Sloan Digital Sky Survey (SDSS) и космически микровълнови фонови температурни карти от НАСА Уилкинсън Микровълнова анизотропична сонда (WMAP). Изследователите откриха „сянката“ на тъмната енергия върху древната космическа радиация, реликва от охладена радиация от Големия взрив.
С комбинацията от резултати от тези две големи изследвания на небето, това откритие предоставя физически доказателства за съществуването на тъмна енергия; резултат, който допълва по-ранната работа по ускорението на Вселената, измерена от далечни свръхнови. Наблюдения от балона Наблюденията на милиметричната екстрагалактична радиация и геофизика (BOOMERANG) на космическия микровълнов фон (CMB) също бяха част от по-ранните открития.
Тъмната енергия, основен компонент на Вселената и един от най-големите главоблъсканици в науката, е гравитационно отблъскваща, а не привлекателна. Това кара разширяването на Вселената да се ускорява, за разлика от привличането на обикновена (и тъмна) материя, което би я накарало да намали скоростта.
„В плоска вселена ефектът, който наблюдаваме, се появява само ако имате вселена с тъмна енергия“, обясни водещият изследовател д-р Райън Скрантън от отдела по физика и астрономия в Университета на Питсбърг. „Ако Вселената беше просто съставена от материя и все още плоска, този ефект нямаше да съществува.“
„Докато фотоните от космическия микровълнов фон (CMB) пътуват към нас от 380 000 години след Големия взрив, те могат да преживеят редица физически процеси, включително интегрирания ефект на Сакс-Улф. Този ефект е отпечатък или сянка на тъмна енергия върху микровълните. Ефектът измерва и промените в температурата на космическия микровълнов фон поради ефекта на гравитацията върху енергията на фотоните “, добави Скрентън.
Откритието е „физическо откриване на тъмна енергия и силно допълващо други открития на тъмната енергия“, добави д-р Боб Никол, сътрудник на SDSS и доцент по физика в университета Карнеги Мелън в Питсбърг. Ничол оприличи интегрирания ефект на Сакс-Улф с гледането на човек, застанал пред слънчев прозорец: „Просто виждате контура и можете да ги разпознаете само от тази информация. По същия начин сигналът, който виждаме, има правилния контур (или сянка), който бихме очаквали за тъмна енергия “, каза Никол.
„По-специално цветът на сигнала е същият като цвета на космическия микровълнов фон, доказващ, че той е космологичен по произход, а не някакво досадно замърсяване“, добави Никол.
„Тази работа дава физическо потвърждение, че човек се нуждае от тъмна енергия, за да обясни едновременно както CMB, така и SDSS данните, независимо от работата на свръхновите. Подобни кръстосани проверки са жизненоважни за науката “, добави Джим Гън, учен по проекта от SDSS и професор по астрономия в Принстънския университет.
Д-р Андрю Коноли от Университета в Питсбърг обясни, че фотоните, потоци от космическия микровълнов фон, преминават през много концентрации на галактики и тъмна материя. Когато попаднат в гравитационен кладенец, те печелят енергия (точно като топка, която се търкаля по хълм). Когато излязат, те губят енергия (отново като топка, която се търкаля по хълм). Фотографските изображения на микровълните стават по-сини (т.е. по-енергични), когато те паднат към тези концентрации на суперкластери и след това стават по-червени (т.е. по-малко енергични), когато се изкачат далеч от тях.
„Във вселената, състояща се предимно от нормална материя, човек би очаквал, че нетният ефект от червеното и синьото изместване ще отмени. Въпреки това през последните години установяваме, че повечето от нещата в нашата Вселена са ненормални, тъй като са гравитационно отблъскващи, а не гравитационно привлекателни ", обясни Алберт Стебинс, учен от НАСА / Фермилаб астрофизичен център Ферми, Национална ускорителна лаборатория, сътрудничещ в SDSS институция. "Това ненормално нещо, което наричаме тъмна енергия."
Сътрудникът на SDSS Connolly каза, че ако дълбочината на гравитационния кладенец намалее, докато фотонът пътува през него, тогава фотонът ще излезе с малко повече енергия. „Ако това беше вярно, тогава бихме очаквали да видим, че космическата микровълнова фонова температура е малко по-гореща в региони с повече галактики. Точно това открихме. ”
Стебинс добави, че очакваната промяна на нетната енергия от една концентрация на маса е по-малка от една част на милион и изследователите трябваше да разгледат голям брой галактики, преди да могат да очакват да видят ефекта. Той каза, че резултатите потвърждават, че тъмната енергия съществува в сравнително малки масови концентрации: само 100 милиона светлинни години, където наблюдаваните по-рано ефекти тъмната енергия са били в мащаб от 10 милиарда светлинни години. Уникален аспект на SDSS данните е неговата способност за точно измерване на разстоянията до всички галактики от фотографски анализ на техните фотометрични червени смени. „Следователно можем да наблюдаваме отпечатъка на този ефект върху растежа на CMB като функция от епохата на Вселената“, каза Коноли. "В крайна сметка може да успеем да определим естеството на тъмната енергия от измервания като тези, макар че това е малко в бъдеще."
„За да направим заключението, че тъмната енергия съществува, трябва само да приемем, че Вселената не е извита. След като през февруари 2003 г. се появиха резултатите от сондата на Уилкинсън Микровълнова анизотропия, това е добре прието предположение “, обясни Скрантън. „Това е изключително вълнуващо. Не знаехме дали можем да получим сигнал, така че прекарахме много време за тестване на данните срещу замърсяване от нашата галактика или други източници. Като постигна резултатите толкова силно, колкото и те, беше изключително удовлетворяващо. "
Откритията са направени в 3400 квадратни градуса от небето, изследвани от SDSS.
„Тази комбинация от космически микровълнови и наземни оптични данни ни даде този нов прозорец към свойствата на тъмната енергия“, казва Дейвид Спергел, космолог от университета в Принстън и член на научния екип на WMAP. „Съчетавайки WMAP и SDSS данни, Scranton и неговите сътрудници показаха, че тъмната енергия, каквато и да е тя, е нещо, което не се привлича от гравитацията дори на големите скали, изследвани от Sloan Digital Sky Survey.
„Това е важен намек за физиците, които се опитват да разберат мистериозната тъмна енергия“, добави Шпергел.
В допълнение към основните изследователи Scranton, Connolly, Nichol и Stebbins, Иванов Сапуди от Хавайския университет допринесе за изследванията. Други, участващи в анализа, включват Нияеш Афшорди от Принстънския университет, Макс Тегмарк от Университета в Пенсилвания и Даниел Айзенщайн от Университета в Аризона.
ЗА СЛОАНСКИЯТ ДИГИТАЛЕН НЕБЕН ПРОГРАМА (SDSS)
Проучването на Sloan Digital Sky (sdss.org) ще детайлизира подробно една четвърт от цялото небе, определяйки позициите и абсолютната яркост на 100 милиона небесни обекти. Той ще измерва и разстоянията до повече от милион галактики и квазари. Консорциумът за астрофизични изследвания (ARC) оперира Apache Point Observatory, място на SDSS телескопите.
SDSS е съвместен проект на Чикагския университет, Фермилаб, Института за усъвършенствани изследвания, Японската група за участие, Университета Джон Хопкинс, Националната лаборатория в Лос Аламос, Макс-Планк-Института по астрономия (MPIA), Max- Планк-Институт за астрофизика (MPA), Държавен университет в Ню Мексико, Университета в Питсбърг, Принстънския университет, Военноморската обсерватория на Съединените щати и Вашингтонския университет.
Финансирането на проекта е осигурено от фондация „Алфред П. Слоун“, участващите институции, Националната администрация по аеронавтика и космос, Националната научна фондация, американското министерство на енергетиката, японското Monbukagakusho и обществото Max Planck.
WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP) е НАСА мисия, изградена в партньорство с Принстънския университет и Центъра за космически полети Годард за измерване на температурата на космическото фоново излъчване, остатъчната топлина от Големия взрив. Мисията на WMAP разкрива условията, каквито са съществували в ранната Вселена чрез измерване на свойствата на космическото микровълново фоново излъчване над пълното небе. (Http://map.gsfc.nasa.gov)
Оригинален източник: SDSS News Release
