O vedere schematică a noii hărți tridimensionale SDSS. Faceți clic pentru a mări
Astronomii de la UC Berkeley au creat cea mai cuprinzătoare hartă tridimensională a Universului publicată vreodată. Conține 600.000 de galaxii și extinde 5,6 miliarde de ani-lumină în spațiu. Această hartă permite astronomilor să studieze dovezi pentru energia întunecată - forța misterioasă care accelerează expansiunea Universului.
O echipă de astronomi condusă de Nikhil Padmanabhan și David Schlegel a publicat cea mai mare hartă tridimensională a universului construit vreodată, o felie în formă de pană a cosmosului care se întinde pe o zecime din cerul nordic, cuprinde 600.000 de galaxii roșii unic luminoase și extinde 5,6 miliarde de ani-lumină adânc în spațiu, echivalent cu 40% din drumul înapoi în timp până la Big Bang.
Schlegel este un Fiscal Divizional din Divizia de Fizică a Laboratorului Național Lawrence Berkeley, iar Padmanabhan se va alătura Diviziei de Fizică a Laboratorului în calitate de Fellow Chamberlain și Fellow Hubble în septembrie; în prezent este la Universitatea Princeton. Aceștia și coautorii lor sunt membri ai Sloan Digital Sky Survey (SDSS) și au produs anterior hărți 3-D mai mici, folosind telescopul SDSS din New Mexico pentru a colecta cu atenție spectrele galaxiilor individuale și pentru a calcula distanțele lor măsurând redshift-urile lor.
„Ceea ce este nou despre această hartă este că este cea mai mare vreodată,” spune Padmanabhan, „și nu depinde de spectre individuale”.
Motivul principal pentru crearea hărților 3-D pe scară largă este de a înțelege modul în care materia este distribuită în univers, spune Padmanabhan. „Cele mai strălucite galaxii sunt ca farurile - unde este lumina, este locul unde se află”.
Schlegel spune că „pentru că această hartă acoperă distanțe mult mai mari decât hărțile anterioare, ne permite să măsurăm structuri de până la un miliard de ani lumină.”
Variațiile distribuției galactice care constituie structuri vizibile la scară largă sunt direct descendente din variațiile de temperatură ale fundalului microundelor cosmice, reflectând oscilațiile din universul timpuriu dens, care au fost măsurate cu o mare acuratețe prin experimentele purtate de baloane și prin satelitul WMAP.
Rezultatul este un „conducător” natural format din variațiile obișnuite (uneori numite „oscilații ale baronului”, cu baroni ca shorthand pentru materia obișnuită), care se repetă la intervale de aproximativ 450 de milioane de ani-lumină.
„Din păcate, este un conducător cu dimensiuni incomode”, spune Schlegel. „A trebuit să probăm un volum imens de univers doar pentru a se potrivi cu conducătorul din interior.”
Spune Padmanabhan, „Deși universul are 13,7 miliarde de ani, acesta nu este într-adevăr o mulțime de timp atunci când măsori cu un conducător care a marcat doar la fiecare 450 de milioane de ani-lumină.”
Distribuția galaxiilor relevă multe lucruri, dar una dintre cele mai importante este o măsură a misterioasei energii întunecate care reprezintă aproximativ trei sferturi din densitatea universului. (Materia întunecată reprezintă aproximativ alte 20%, în timp ce mai puțin de 5% este o materie obișnuită de acest fel care face galaxii vizibile.)
„Energia întunecată este doar termenul pe care îl folosim pentru observația noastră, că expansiunea universului se accelerează”, remarcă Padmanabhan. „Analizând unde au fost variațiile de densitate pe vremea fundalului microundelor cosmice” - doar la aproximativ 300.000 de ani de la Big Bang - „și văzând cum evoluează acestea într-o hartă care acoperă ultimii 5,6 miliarde de ani, putem vedea dacă estimările noastre de energie întunecată sunt corecte. "
Noua hartă arată că structurile la scară largă sunt într-adevăr distribuite așa cum ar sugera ideile actuale despre expansiunea accelerată a universului. Distribuția asumată de hartă a materiei întunecate, care deși este invizibilă este afectată de gravitate la fel ca materia obișnuită, se conformează, de asemenea, înțelegerii actuale.
Ceea ce a făcut posibilă noua hartă tridimensională 3-D a fost telescopul Sloan Digital Sky Survey, care acoperă un câmp vizual de trei grade (luna plină este aproximativ jumătate de grad), plus alegerea unui anumit tip de galactic „Far” sau marker de distanță: galaxii roșii luminoase.
„Sunt galaxii roșii moarte, unele dintre cele mai vechi din univers - în care toate stelele cu ardere rapidă s-au ars demult și au rămas doar stele roșii vechi”, spune Schlegel. „Nu numai că sunt cele mai roșii galaxii, ci sunt și cele mai luminoase, vizibile la distanțe mari.”
Astronomii Sloan Digital Sky Survey au lucrat împreună cu colegii din echipa australiană de două grade pentru a medie culoarea și redshift-ul unui eșantion de 10.000 de galaxii luminoase roșii, raportând culoarea galaxiei la distanță. Apoi au aplicat aceste măsurători la 600.000 de astfel de galaxii pentru a-și planifica harta.
Padmanabhan recunoaște că „există o incertitudine statistică în aplicarea unei relații luminozitate-distanță derivate de la 10.000 de galaxii luminoase roșii la toate cele 600.000, fără a le măsura individual. Jocul pe care îl jucăm este, avem atât de multe, încât mediile încă ne oferă informații foarte utile despre distribuția lor. Și fără a fi nevoie să le măsurăm spectrele, putem privi mult mai adânc în spațiu. ”
Schlegel este de acord că cercetătorii sunt departe de a atinge precizia pe care și-o doresc. „Dar am arătat că astfel de măsurători sunt posibile și am stabilit punctul de plecare pentru un conducător standard al universului în evoluție.”
El spune că „următorul pas este să proiectăm un experiment de precizie, probabil bazat pe modificări ale telescopului SDSS. Lucrăm cu ingineri aici la Berkeley Lab pentru a reproiecta telescopul pentru a face ceea ce vrem să facem. ”
„Clustering of Luminous Red Galaxies in Sloan Digital Sky Survey Imaging Data”, de Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Alexey Makarov, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eisenstein, 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, Max Tegmark și Donald G. York vor apărea în Notificările lunare ale Royal Astronomical Society și sunt acum disponibile online la http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS este gestionat de consorțiul de cercetare astrofizică pentru instituțiile participante, care sunt Muzeul American de Istorie Naturală, Institutul Astrofizic Potsdam, Universitatea din Basel, Universitatea Cambridge, Universitatea Case Western Reserve, Universitatea din Chicago, Universitatea Drexel, Fermilab, Institutul pentru Studiu avansat, Grupul de participare din Japonia, Universitatea Johns Hopkins, Institutul comun pentru astrofizică nucleară, Institutul Kavli pentru astrofizică și cosmologie de particule, Grupul de științi coreeni, Academia Chineză de Științe (LAMOST), Laboratorul Național Los Alamos, Max- Planck-Institute for Astronomy (MPIA), Max-Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, Ohio State University, University of Pittsburgh, University of Portsmouth, Princeton University, United States Naval Observatory și University din Washington.
Finanțarea SDSS este asigurată de Fundația Alfred P. Sloan, Instituțiile participante, Fundația științifică națională, Departamentul SUA pentru Energie, Administrația Națională Aeronautică și Spațială, Monbukagakusho japonez, Societatea Max Planck și Consiliul de finanțare pentru învățământul superior pentru Anglia. Accesați site-ul web SDSS la http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab este un laborator național al Departamentului pentru Energie al SUA, situat în Berkeley, California. Conduce cercetări științifice neclasificate și este gestionat de Universitatea din California. Accesați site-ul nostru la http://www.lbl.gov.
Sursa originală: Berkeley Laborator
