Прилагайки авангардната компютърна наука към богатство от нови астрономически данни, изследователите от Sloan Digital Sky Survey (SDSS) съобщиха днес за първото стабилно откриване на космическо увеличение в големи мащаби, предсказване на общата теория на относителността на Айнщайн, прилагана при разпределението на галактиките , тъмна материя и далечни квазари.
Тези открития, приети за публикуване в The Astrophysical Journal, подробно описват фините изкривявания, които светлината претърпява, докато пътува от далечни квазари през мрежата на тъмната материя и галактиките, преди да достигне до наблюдатели тук, на Земята.
Откритието на SDSS завършва две десетгодишни разногласия между по-ранните измервания на увеличение и други космологични тестове за връзката между галактики, тъмна материя и цялостната геометрия на Вселената.
„Изкривяването на формите на фоновите галактики, дължащо се на гравитационните лещи, е наблюдавано за първи път преди десетилетие, но никой не е могъл надеждно да открие увеличаващата част на сигнала за обектив“, обясни водещият изследовател Райън Скрантън от Университета в Питсбърг.
Тъй като светлината прави своето 10-милиардно пътуване от далечен квазар, тя се отклонява и се фокусира от гравитационното издърпване на тъмната материя и галактиките, ефект известен като гравитационно лещиране. Изследователите на SDSS окончателно измериха лекото изсветляване или „увеличение“ на квазарите и свързват ефекта с плътността на галактиките и тъмната материя по пътя на квазарната светлина. Екипът на SDSS засече това увеличение в яркостта на 200 000 квазара.
Докато гравитационните лещи са основно прогнозиране на общата относителност на Айнщайн, откритието на колаборацията SDSS добавя ново измерение.
„Наблюдаването на ефекта за увеличение е важно потвърждение на основното прогнозиране на теорията на Айнщайн“, обясни сътрудникът на SDSS Боб Никол от университета в Портсмут (Обединеното кралство). „Той също така ни дава решаваща проверка за последователност на стандартния модел, разработен за обяснение на взаимодействието на галактики, галактически клъстери и тъмна материя.“
Астрономите се опитват да измерят този аспект на гравитационните лещи от две десетилетия. Сигналът за увеличение обаче е много малък ефект - толкова малък, колкото няколко процента се увеличава в светлината, идваща от всеки квазар. Откриването на такава малка промяна изисква много голяма извадка от квазари с точни измервания на тяхната яркост.
„Докато в миналото много групи съобщават за открития на космическо увеличение, техните набори от данни не са били достатъчно големи или точни, за да позволят окончателно измерване, а резултатите бяха трудни за съгласуване със стандартната космология“, добави Брис Менард, изследовател в Институт за напреднали изследвания в Принстън, Ню Джърси.
Пробивът дойде по-рано тази година с помощта на точно калибрирана проба от 13 милиона галактики и 200 000 квазари от каталога на SDSS. Напълно цифровите данни, налични от SDSS, решиха много от техническите проблеми, които поразиха по-ранните опити за измерване на увеличението. Ключът към новото измерване обаче беше разработването на нов начин за намиране на квазари в данните на SDSS.
„Взехме авангардни идеи от света на компютърните науки и статистиката и ги приложихме към нашите данни“, обясни Гордън Ричардс от Принстънския университет.
Ричардс обясни, че използвайки нови статистически техники, учените от SDSS са успели да извадят проба от квазари, 10 пъти по-големи от конвенционалните методи, което позволява изключителната точност, необходима за намиране на сигнала за увеличение. „Нашето ясно откриване на сигнала на обектива не би могло да се извърши без тези техники“, заключи Ричардс.
Скорошни наблюдения на широкомащабното разпределение на галактиките, космическия микровълнов фон и далечните свръхни накараха астрономите да разработят „стандартен модел“ на космологията. В този модел видимите галактики представляват само малка част от цялата маса на Вселената, а останалата част е направена от тъмна материя.
Но за съгласуване на предишни измервания на сигнала за космическо увеличение с този модел е необходимо да се направят неправдоподобни предположения за това как се разпределят галактиките спрямо доминиращата тъмна материя. Това накара някои да заключат, че основната космологична картина е неправилна или поне непоследователна. По-прецизните резултати от SDSS обаче показват, че предишните масиви от данни вероятно не се справят с предизвикателството на измерването.
„С качествените данни от SDSS и нашия много по-добър метод за подбор на квазари, ние поставихме този проблем в покой“, каза Скрантън. "Нашето измерване е в съгласие с останалото от това, което ни казва Вселената и заяждащото несъгласие е разрешено."
„Сега, след като доказахме, че можем да направим надеждно измерване на космическото увеличение, следващата стъпка ще бъде да го използваме като инструмент за изучаване на взаимодействието между галактики, тъмна материя и светлина с много по-големи детайли“, каза Андрю Коноли на Университета в Питсбърг.
Оригинален източник: SDSS News Release
