Leta 1929 je Edwin Hubble za vedno spremenil naše razumevanje kozmosa tako, da je pokazal, da je Vesolje v stanju širjenja. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja so astronomi ugotovili, da se hitrost, s katero se širi, dejansko pospešuje, kar je posledično pripeljalo do teorije » Temna energija “. Od takrat so astronomi in fiziki poskušali ugotoviti obstoj te sile z merjenjem vpliva, ki ga ima na kozmos.
Najnovejša v teh prizadevanjih prihaja iz Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), kjer je mednarodna skupina raziskovalcev objavila, da je končala z ustvarjanjem najnatančnejših meritev Vesolja doslej. Znan kot Spektroskopska raziskava barionskega nihanja (BOSS), so njihove meritve postavile nove omejitve na lastnosti temne energije.
Nove meritve je na nedavnem srečanju Ameriškega astronomskega društva predstavil astronom harvardske univerze Daniel Eisenstein. Kot direktor raziskave Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) je s svojo ekipo zadnjih deset let meril kozmos in periodična nihanja gostote normalne snovi, da bi videl, kako so galaksije razporejene po vesolju.
Ilustracija barionskih akustičnih nihanj, ki so vtisnjena v zgodnje vesolje in jih je še danes mogoče videti v raziskavah galaksij, kot je BOSS. Zasluge: Chris Blake in Sam Moorfield
In po desetletju raziskav je ekipa BOSS uspela izdelati tridimenzionalni zemljevid kozmosa, ki pokriva več kot šest milijard svetlobnih let. In medtem ko so druge nedavne raziskave pogledale dlje – do razdalje 9 in 13 milijard svetlobna leta – zemljevid BOSS je edinstven po tem, da se ponaša z najvišjo natančnostjo vseh kozmoloških zemljevidov.
Dejansko je ekipa BOSS uspela izmeriti porazdelitev galaksij v kozmosu in na razdalji 6 milijard svetlobnih let, do 1-odstotne stopnje napake brez primere. Določanje narave kozmičnih predmetov na velikih razdaljah ni lahka zadeva zaradi učinkov relativnosti. Kot je povedal dr. Eisenstein po elektronski pošti Universe Today:
»Razdalje so dolgoletni izziv v astronomiji. Medtem ko ljudje pogosto lahko ocenimo razdaljo zaradi našega binokularnega vida, so galaksije onkraj Rimske ceste veliko predaleč, da bi to uporabili. In ker so galaksije v širokem razponu intrinzičnih velikosti, je težko oceniti njihovo razdaljo. Kot bi gledal na daljno goro; presoja njegove oddaljenosti je povezana s presojo njegove višine.'
V preteklosti so astronomi izvedli natančne meritve objektov v lokalnem vesolju (tj. planete, sosednje zvezde, zvezdne kopice) tako, da so se zanašali na vse, od radarja do rdečega premika – stopnje, do katere se valovna dolžina svetlobe premakne proti rdečemu koncu svetlobe. spektra. Vendar večja kot je oddaljenost predmeta, večja je stopnja negotovosti.
Umetniški koncept najnovejše, zelo natančne meritve vesolja podjetja BOSS. Zasluge: Zosia Rostomian/Narodni laboratorij Lawrence Berkeley
In do zdaj so le objekti, ki so od Zemlje oddaljeni nekaj tisoč svetlobnih let – torej znotraj galaksije Rimska cesta – merili razdalje z enoodstotno mejo napake. Kot največji od štirih projektov, ki sestavljajo Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), je tisto, kar loči BOSS, dejstvo, da se zanaša predvsem na merjenje tako imenovanih 'barionskih akustičnih nihanj' (BAO).
To so v bistvu subtilne periodične valove v porazdelitvi vidne barionske (t.j. normalne) snovi v kozmosu. Kot je pojasnil dr. Daniel Eisenstein:
»BOSS meri širitev vesolja na dva glavna načina. Prvi je z uporabo barionskih akustičnih nihanj (od tod tudi ime raziskave). Zvočni valovi, ki potujejo v prvih 400.000 letih po velikem poku, ustvarjajo prednostno lestvico za ločevanje parov galaksij. Z merjenjem te prednostne ločitve v vzorcu številnih galaksij lahko sklepamo o razdalji do vzorca.
'Druga metoda je merjenje, kako se kopičenje galaksij razlikuje med pari, usmerjenimi vzdolž vidne črte, v primerjavi s prečno na vidno črto. Širitev vesolja lahko povzroči, da je to združevanje asimetrično, če pri pretvarjanju rdečih premikov v razdaljo uporabimo napačno zgodovino širitve.
S temi novimi, zelo natančnimi meritvami razdalje bodo astronomi podjetja BOSS lahko z veliko večjo natančnostjo preučevali vpliv temne snovi. 'Različni modeli temne energije se razlikujejo glede na to, kako poteka pospeševanje širjenja vesolja skozi čas,' je dejal Eisenstein. »BOSS meri zgodovino širitve, kar nam omogoča sklepanje stopnje pospeševanja. Najdemo rezultate, ki so zelo skladni z napovedmi modela kozmološke konstante, to je modela, v katerem ima temna energija konstantno gostoto skozi čas.'
Prepoznavanje obsežne strukture vesolja in vloge, ki jo igra temna energija, je ključnega pomena za odklepanje njegovih skrivnosti. Zasluge: NAOJ/CFHT/SDSS
Poleg merjenja porazdelitve normalne snovi za določitev vpliva temne energije si SDSS-III Collaboration prizadeva za kartiranje Rimske ceste in iskanje zunajsončnih planetov. Meritve BOSS so podrobno opisane v seriji člankov, ki jih je sodelovanje BOSS prejšnji mesec poslalo v revije, vsi pa so zdaj na voljo na spletu .
In BOSS ni edino prizadevanje za razumevanje obsežne strukture našega vesolja in kako so ga oblikovale vse njegove skrivnostne sile. Še prejšnji mesec, Profesor Stephen Hawking je napovedal da KOZMOS superračunalniški center na univerzi Cambridge bi ustvaril najbolj podroben 3D zemljevid vesolja doslej.
Zanašanje na podatke, pridobljene s podatki CMB, ki jih je pridobila ESA Planck satelit in informacije iz Anketa o temni energiji , upajo tudi, da bodo izmerili vpliv, ki ga je imela temna energija na porazdelitev snovi v našem vesolju. Kdo ve? Čez nekaj let bomo morda zelo dobro razumeli, kako delujejo vse temeljne sile, ki upravljajo vesolje.
Nadaljnje branje: SDSIII