Źródło obrazu: SDSS
Astronomowie z Sloan Digital Sky Survey zgromadzili dane, aby zbudować precyzyjną trójwymiarową mapę, która szczegółowo przedstawia gromady galaktyk i ciemnej materii. Zespół SDSS - 200 astronomów w 13 krajach - zmierzył Wszechświat, aby zawierał 70% ciemnej energii (tajemnicza siła, która odpycha galaktyki od siebie), 25% ciemnej materii i 5% normalnej materii.
Astronomowie z Sloan Digital Sky Survey (SDSS) dokonali najdokładniejszego do tej pory pomiaru kosmicznego gromady galaktyk i ciemnej materii, udoskonalając nasze rozumienie struktury i ewolucji Wszechświata.
„Od początku projektu pod koniec lat 80. jednym z naszych kluczowych celów był precyzyjny pomiar, w jaki sposób galaktyki gromadują pod wpływem grawitacji”, wyjaśnił Richard Kron, dyrektor i profesor SDSS na University of Chicago.
Rzecznik projektu SDSS Michael Strauss z Princeton University i jeden z głównych autorów nowego badania opracowali: „Ten wzór grupowania koduje informacje zarówno o niewidzialnej materii przyciągającej galaktyki, jak io fluktuacjach nasion, które powstały z Wielkiego Wybuchu”.
Odkrycia opisano w dwóch artykułach przesłanych do Astrophysical Journal i do przeglądu fizycznego D; można je znaleźć na stronie internetowej z przedrukiem fizyki, www.arXiv.org, 28 października.
MAPY FLUCTUATIONS
Wiodący model kosmologiczny wywołuje szybką ekspansję przestrzeni zwaną inflacją, która rozciągnęła mikroskopijne fluktuacje kwantowe w ognistym następstwie Wielkiego Wybuchu do ogromnych skal. Po zakończeniu inflacji grawitacja spowodowała, że fluktuacje nasion wyrosły w galaktyki, a wzorce skupisk galaktyk zaobserwowano w SDSS.
Obrazy tych fluktuacji nasion zostały uwolnione z sondy mikrofalowej anizotropii Wilkinsona (WMAP) w lutym, która mierzyła fluktuacje promieniowania reliktów z wczesnego Wszechświata.
„Jak dotąd stworzyliśmy najlepszą trójwymiarową mapę Wszechświata, mapując ponad 200 000 galaktyk w odległości do dwóch miliardów lat świetlnych na sześciu procentach nieba”, powiedział inny główny autor badania, Michael Blanton z New York University. Wzory skupisk grawitacyjnych na tej mapie ujawniają skład Wszechświata na podstawie jego efektów grawitacyjnych, a łącząc swoje pomiary z pomiarami z WMAP, zespół SDSS zmierzył materię kosmiczną składającą się z 70% ciemnej energii, 25% ciemnej materii i 5% zwykła materia.
SDSS to dwa oddzielne badania w jednym: galaktyki są identyfikowane na obrazach 2D (po prawej), a następnie określane są ich odległości od ich spektrum, aby utworzyć mapę 3D o głębokości 2 miliardów lat świetlnych (po lewej), gdzie każda galaktyka jest pokazana jako pojedynczy punkt, kolor reprezentujący jasność - pokazuje tylko 66 976 naszych ze 205 443 galaktyk na mapie, które leżą w pobliżu płaszczyzny równika Ziemi. (Kliknij, aby wyświetlić jpg w wysokiej rozdzielczości, wersja bez linii.)
Odkryli, że neutrina nie mogą być głównym składnikiem ciemnej materii, stawiając jedne z najsilniejszych jak dotąd ograniczeń w ich masie. Wreszcie badanie SDSS wykazało, że dane są spójne ze szczegółowymi prognozami modelu inflacyjnego.
POTWIERDZENIE KOSMICZNE
Liczby te stanowią potężne potwierdzenie danych zgłoszonych przez zespół WMAP. Włączenie nowych wyników SDSS pomaga poprawić dokładność pomiaru, ponad połowę niepewności WMAP w odniesieniu do gęstości materii kosmicznej i parametru Hubble'a (szybkość ekspansji kosmicznej). Ponadto nowe pomiary są zgodne z poprzednimi najnowszymi wynikami, które łączyły WMAP z anglo-australijskim badaniem przesunięcia ku czerwieni galaktyki 2dF.
„Różne galaktyki, różne instrumenty, różni ludzie i różne analizy - ale wyniki są zgodne”, mówi Max Tegmark z University of Pennsylvania, pierwszy autor obu artykułów. „Niezwykłe roszczenia wymagają nadzwyczajnych dowodów”, mówi Tegmark, „ale teraz mamy niezwykłe dowody na istnienie ciemnej materii i ciemnej energii i musimy brać je poważnie, bez względu na to, jak niepokojące wydają się”.
Nowe wyniki SDSS (czarne kropki) są najdokładniejszymi jak dotąd pomiarami tego, jak gęstość Wszechświata zmienia się z miejsca na miejsce w skalach milionów lat świetlnych. Te i inne pomiary kosmologiczne są zgodne z przewidywaniami teoretycznymi (krzywa niebieska) dla Wszechświata złożonego z 5% atomów, 25% ciemnej materii i 70% ciemnej energii. Im większe są średnie skale, tym bardziej jednolity wydaje się Wszechświat. (Kliknij, aby wyświetlić jpg w wysokiej rozdzielczości, bez dodatkowej wersji).
„Prawdziwym wyzwaniem jest teraz dowiedzieć się, jakie są te tajemnicze substancje”, powiedział inny autor, David Weinberg z Ohio State University.
SDSS ZOBOWIĄZANIE NA DUŻĄ SKALĘ
SDSS jest najbardziej ambitnym badaniem astronomicznym, jakie kiedykolwiek przeprowadzono, z udziałem ponad 200 astronomów w 13 instytucjach na całym świecie.
„SDSS to tak naprawdę dwie ankiety w jednym”, wyjaśnił naukowiec projektu James Gunn z Princeton University. W najbardziej nieskazitelne noce SDSS używa szerokokątnego aparatu CCD (zbudowanego przez Gunna i jego zespół z Princeton University i Maki Sekiguchi z Japan Participation Group) do robienia zdjęć nocnego nieba w pięciu szerokich zakresach fal w celu ustalenia położenie i absolutna jasność ponad 100 milionów obiektów niebieskich na jednej czwartej całego nieba. Po ukończeniu aparat był największym, jaki kiedykolwiek zbudowano do celów astronomicznych, zbierając dane z prędkością 37 gigabajtów na godzinę.
W nocy z księżycowym lub łagodnym zachmurzeniem kamera obrazowa jest zastępowana parą spektrografów (zbudowanych przez Alana Uomoto i jego zespół z The Johns Hopkins University). Używają włókien światłowodowych do uzyskiwania widm (a tym samym przesunięcia ku czerwieni) 608 obiektów jednocześnie. W przeciwieństwie do tradycyjnych teleskopów, w których noce są rozproszone wśród wielu astronomów realizujących szereg programów naukowych, specjalnie zaprojektowany 2,5-metrowy teleskop SDSS w Apache Point Observatory w Nowym Meksyku poświęcony jest wyłącznie tej ankiecie, działającej co pięć nocy przez pięć lat .
Pierwsza publiczna publikacja danych z SDSS, zwana DR1, zawierała około 15 milionów galaktyk, z pomiarami odległości przesunięcia ku czerwieni dla ponad 100 000 z nich. Wszystkie pomiary zastosowane w opisanych tutaj odkryciach byłyby częścią drugiego wydania danych, DR2, który zostanie udostępniony społeczności astronomicznej na początku 2004 r.
Strauss powiedział, że SDSS zbliża się do połowy w celu pomiaru miliona galaktyk i przesunięć kwazarowych.
„Prawdziwym podnieceniem jest to, że odmienne linie dowodów z kosmicznego tła mikrofalowego (CMB), wielkoskalowej struktury i innych obserwacji kosmologicznych dają nam spójny obraz Wszechświata zdominowanego przez ciemną energię i ciemną materię”, powiedział Kevork Abazajian Fermi National Accelerator Laboratory i Los Alamos National Laboratory.
Oryginalne źródło: Sloan Digital Sky Survey News Release
