Astrofizycy badający ekspansję Wszechświata z największymi jak dotąd złożonymi katalogami galaktyk rozpoczynają ekscytującą erę precyzyjnej kosmologii. W ubiegłym tygodniu Sloan Digital Sky Survey (SDSS) opublikował ostateczną publiczną publikację danych, a naukowcy pracujący nad swoim największym programem, Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) również przedstawili swoje ostateczne wyniki na spotkaniu American Astronomical Society w Seattle w Waszyngtonie.
Mapując ponad 10 000 stopni kwadratowych - 25% nieba - BOSS „mierzy przyspieszoną ekspansję naszego wszechświata za pomocą największej na świecie pozagalaktycznej ankiety przesunięcia ku czerwieni”, według dyrektora SDSS-III Daniel Eisenstein z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Wyniki BOSS obejmują nowe i precyzyjne pomiary szybkości rozszerzania się wszechświata (zwanej „stałą Hubble'a”) i gęstości materii, w tym ciemnej materii, gwiazd, gazu i pyłu.
BOSS przeprowadził swoje obserwacje w 2,5-metrowym teleskopie Fundacji Sloana w Obserwatorium Apache Point w Nowym Meksyku, wytwarzając widma i pozycje przestrzenne dla 1,5 milion galaktyki i 300 000 kwazarów w objętości odpowiadającej sześcianowi o długości 8,5 miliarda lat świetlnych na boku (patrz zdjęcie powyżej). Astronomowie wykorzystali ten bogaty zestaw danych do mapowania rozkładów obiektów i do wykrycia charakterystycznej skali odbitej przez oscylacje akustyczne barionów we wczesnym wszechświecie. Fale dźwiękowe rozprzestrzeniają się w czasie na zewnątrz, jak fale rozchodzące się w stawie, i są wskazywane przez sygnał skupisk na dużą skalę w pozycjach galaktyk względem siebie (patrz ilustracja poniżej). Analizując ten sygnał w różnych momentach, można zbadać zachowanie tajemniczej „ciemnej energii” powodującej przyspieszanie ekspansji wszechświata.
W końcowych wynikach BOSS setki naukowców we współpracy międzynarodowej mierzyło tę skalę z niespotykaną precyzją. W szczególności Ashley Ross z Ohio State University przedstawił wyniki, które wykazały moc łączenia analizy rozkładów poprzecznych i liniowych galaktyk. W artykule Erica Aubourga i współpracowników astronomowie BOSS zmierzyli kosmiczną skalę odległości galaktyk we „lokalnym” wszechświecie i kwazarów we wszechświecie odległości z imponująco małymi błędami systematycznymi - na poziomie mniejszym niż 1% - w połączeniu z kosmiczną mikrofalą ograniczenia tła. Ich analiza kosmologiczna daje pomiar stałej Hubble'a i gęstości materii wszechświata zgodnej z „płaską” kosmologią zimnej ciemnej materii ze stałą kosmologiczną (patrz poniżej). Modele kosmologiczne, w tym krzywizna, rozwijająca się ciemna energia lub masywne neutrina, nie są całkowicie wykluczone, ale są mniej obsługiwane przez dane niż wcześniej. Inne wyniki współpracy zostaną przekazane do publikacji w nadchodzących miesiącach.
Zestaw danych BOSS „reprezentuje złoty standard w mapowaniu sieci galaktyk, która obejmuje wielkoskalową strukturę Wszechświata… Dane umożliwiają nam śledzenie, z większą precyzją niż kiedykolwiek wcześniej, obecności ciemnej energii, zachowania grawitacyjnego o skalach kosmicznych i działaniu masywnych neutrin ”- mówi Chris Blake z Swinburne University, niezwiązany ze współpracą.
Dokąd zmierza drużyna BOSS? Rozpoczęto współpracę nad SDSS-IV, którego sześcioletnia misja obejmuje ambitne rozszerzone badanie BOSS (eBOSS). Według Jeremy'ego Tinkera z New York University, koordynatora ds. Targetowania eBOSS, obserwacje eBOSS dotyczące ponad 700 000 kwazarów dokładnie zmierzą skalę odległości „przy znacznie większym reżimie przesunięcia ku czerwieni, który nie jest objęty obecnymi badaniami na dużą skalę”.
Możesz przeczytać więcej o BOSS i aktualizacjach dotyczących trzech innych komponentów SDSS w naszym poprzednim artykule tutaj.
Strona SDSS
(Pełne ujawnienie: Ramin Skibba był członkiem współpracy BOSS w latach 2010-2012.)
