În 1929, Edwin Hubble ne-a schimbat pentru totdeauna înțelegerea cosmosului arătând că Universul se află într-o stare de expansiune. Până în anii ’90, astronomii au stabilit că viteza cu care se extinde se accelerează, ceea ce la rândul său a dus la teoria „Energiei Întunecate”. De atunci, astronomii și fizicienii au căutat să determine existența acestei forțe prin măsurarea influenței pe care o are asupra cosmosului.
Ultimele din aceste eforturi provin din Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), unde o echipă internațională de cercetători au anunțat că au terminat de creat cele mai precise măsurători ale Universului până în prezent. Cunoscută sub denumirea de Sondajul spectroscopic al oscilării Baryon (BOSS), măsurătorile lor au pus noi constrângeri asupra proprietăților energiei întunecate.
Noile măsurători au fost prezentate de astronomul Universității Harvard, Daniel Eisenstein, în cadrul unei reuniuni recente a American Astronomical Society. În calitate de director al Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), el și echipa sa au petrecut ultimii zece ani măsurând cosmosul și fluctuațiile periodice ale densității materiei normale pentru a vedea modul în care galaxiile sunt distribuite prin Univers.
Și după un deceniu de cercetări, echipa BOSS a fost capabilă să producă o hartă tridimensională a cosmosului care acoperă peste șase miliarde de ani-lumină. Și în timp ce alte sondaje recente au privit mai departe - până la distanțe de 9 și 13 miliarde de ani-lumină - harta BOSS este unică prin faptul că se mândrește cu cea mai mare precizie a oricărei hărți cosmologice.
De fapt, echipa BOSS a putut măsura distribuția galaxiilor în cosmos și la o distanță de 6 miliarde de ani-lumină, până la o marjă de eroare fără precedent de 1%. Determinarea naturii obiectelor cosmice la distanțe mari nu este o chestiune ușoară, datorită efectelor relativității. După cum a spus dr. Eisenstein la Space Magazine prin e-mail:
„Distanțele reprezintă o provocare de lungă durată în astronomie. În timp ce oamenii adesea pot judeca distanța din cauza viziunii noastre binoculare, galaxiile de dincolo de Calea Lactee sunt mult prea departe pentru a o folosi. Și pentru că galaxiile vin într-o gamă largă de dimensiuni intrinseci, este greu de judecat distanța lor. Este ca și cum ai privi un munte îndepărtat; judecata unuia despre distanța sa este legată de judecata înălțimii sale. ”
În trecut, astronomii au făcut măsurători precise ale obiectelor din universul local (adică planete, stele vecine, ciorchini de stele), bazându-se pe toate, de la radar la redshift - gradul în care lungimea de undă a luminii este deplasată spre capătul roșu al spectru. Cu toate acestea, cu cât distanța unui obiect este mai mare, cu atât gradul de incertitudine este mai mare.
Și până acum, doar obiectele aflate la câteva mii de ani-lumină de pe Pământ - adică în galaxia Căii Lactee - și-au măsurat distanțele până la o marjă de eroare de un procent. Fiind cel mai mare dintre cele patru proiecte care alcătuiesc Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), ceea ce distinge BOSS este faptul că se bazează în primul rând pe măsurarea a ceea ce se numește „oscilații acustice baryon” (BAOs).
Acestea sunt, în esență, ondulări periodice subtile în distribuția materiei baryonice vizibile (adică normale) în cosmos. Daniel Eisenstein a explicat:
„BOSS măsoară extinderea Universului în două moduri primare. Prima este folosirea oscilațiilor acustice ale baronului (de unde și numele sondajului). Undele sonore care călătoresc în primii 400.000 de ani după Big Bang creează o scară preferată pentru separațiile perechilor de galaxii. Măsurând această separare preferată într-un eșantion de mai multe galaxii, putem deduce distanța față de eșantion.
„A doua metodă constă în măsurarea diferențierii grupărilor de galaxii între perechile orientate de-a lungul liniei vizuale în comparație cu cea transversală cu linia vizuală. Extinderea Universului poate face ca această grupare să fie asimetrică dacă se folosește istoricul de expansiune greșit atunci când se transformă redshift-urile la distanță. "
Cu aceste noi măsurători de distanță foarte precise, astronomii BOSS vor putea studia influența materiei întunecate cu o precizie mult mai mare. „Modele diferite de energie întunecată variază în modul în care se accelerează accelerarea expansiunii Universului în timp”, a spus Eisenstein. „BOSS măsoară istoricul de expansiune, ceea ce ne permite să deducem rata de accelerație. Găsim rezultate care sunt extrem de consistente cu predicțiile modelului constant cosmologic, adică modelul în care energia întunecată are o densitate constantă în timp. ”
Pe lângă măsurarea distribuției materiei normale pentru a determina influența Energiei Întunecate, colaborarea SDSS-III lucrează la cartografierea Calea Lactee și căutarea planetelor extrasolare. Măsurătorile BOSS sunt detaliate într-o serie de articole care au fost trimise reviste prin colaborarea BOSS luna trecută, toate acestea fiind acum disponibile online.
Și BOSS nu este singurul efort de a înțelege structura pe scară largă a Universului nostru și modul în care toate forțele sale misterioase l-au modelat. Doar luna trecută, profesorul Stephen Hawking a anunțat că centrul de supercomputare COSMOS de la Universitatea Cambridge va crea cea mai detaliată hartă 3D a Universului până în prezent.
Bazându-se pe datele obținute de datele CMB obținute prin satelitul Planck al ESA și informațiile din ancheta Dark Energy Survey, ei speră, de asemenea, să măsoare influența pe care Dark Energy a avut-o asupra distribuției materiei în Universul nostru. Cine știe? Peste câțiva ani, am putea foarte bine să înțelegem cum toate forțele fundamentale care guvernează Universul lucrează împreună.
