Kaaviokuva uudesta SDSS-kolmiulotteisesta kartasta. Klikkaa suurentaaksesi
UC Berkeleyn tähtitieteilijät ovat luoneet kattavimman kolmiulotteisen maailmankartoituksen kartan, joka on koskaan julkaistu. Se sisältää 600 000 galaksia ja ulottuu 5,6 miljardia valovuotta avaruuteen. Tämän kartan avulla tähtitieteilijät voivat tutkia todisteita tummasta energiasta - salaperäisestä voimasta, joka kiihdyttää maailmankaikkeuden laajenemista.
Nikhil Padmanabhanin ja David Schlegelin johtama tähtitieteilijäryhmä on julkaissut kaikkien aikojen rakennetun maailmankaikkeuden suurimman kolmiulotteisen kartan, kiilamaisen viivan kosmosta, joka ulottuu kymmenesosaan pohjoisen taivaasta ja käsittää 600 000 ainutlaatuisesti valaisevaa punaista galaksia, ja ulottuu 5,6 miljardia valovuotta syvälle avaruuteen, mikä vastaa 40 prosenttia tiestä taaksepäin Suurten Bang-tapahtumien aikaan.
Schlegel on jaollinen stipendiaatti Lawrence Berkeleyn kansallisen laboratorion fysiikan osastossa, ja Padmanabhan liittyy Labin fysiikan osastoon Chamberlain-ja Hubble-stipendiaatteina syyskuussa; tällä hetkellä hän on Princetonin yliopistossa. He ja heidän tekijänsä ovat Sloan Digital Sky Survey (SDSS) -jäseniä. He ovat aiemmin tuottaneet pienempiä 3D-karttoja käyttämällä New Mexico -yhtiön SDSS-teleskooppia huolellisesti kerätäkseen yksittäisten galaksien spektrit ja laskemaan etäisyydet mittaamalla niiden punasiirtoja.
"Uutta tässä kartassa on, että se on kaikkien aikojen suurin", Padmanabhan sanoo, "ja se ei riipu yksittäisistä spektristä."
Suurten 3D-karttojen luomisen päämotiivina on ymmärtää, kuinka aine jakautuu maailmankaikkeuteen, Padmanabhan sanoo. "Kirkkaimmat galaksit ovat kuin majakat - missä valo on, missä asia on."
Schlegel sanoo, että "koska tämä kartta kattaa huomattavasti suuremmat etäisyydet kuin aiemmat kartat, sen avulla voimme mitata jopa miljardin valovuoden rakenteita".
Galaktisen jakauman variaatiot, jotka muodostavat näkyviä laajamittaisia rakenteita, ovat suoraan peräisin kosmisen mikroaaltotaustan lämpötilan vaihtelusta heijastaen tiheän varhaisen universumin värähtelyjä, jotka on mitattu suurella tarkkuudella ilmapallojen kautta suoritettavien kokeiden ja WMAP-satelliitin avulla.
Tuloksena on luonnollinen “hallitsija”, joka muodostuu säännöllisistä variaatioista (joita joskus kutsutaan “baryonin värähtelyiksi”, joissa baryonit ovat lyhenne sanoista tavalliselle aineelle), jotka toistuvat noin 450 miljoonan valovuoden välein.
"Valitettavasti se on hankalin kokoinen hallitsija", Schlegel sanoo. "Meidän piti ottaa näyte valtavasta määrästä maailmankaikkeutta vain sopimaan hallitsijaan sisälle."
Padmanabhan sanoo: "Vaikka maailmankaikkeus on 13,7 miljardia vuotta vanha, se ei todellakaan ole kovin paljon aikaa, kun mittaat viivaimella, joka on merkitty vain jokainen 450 miljoonaa valovuotta kohti."
Galaksien jakautuminen paljastaa monia asioita, mutta yksi tärkeimmistä on salaperäisen pimeän energian mitta, joka vastaa noin kolme neljäsosaa maailmankaikkeuden tiheydestä. (Tumman aineen osuus on noin 20 prosenttia, kun taas alle viisi prosenttia on tavallista ainetta, joka tekee näkyvistä galakseista.)
"Tumma energia on vain termi, jota käytämme havainnoissamme, että maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy", Padmanabhan huomauttaa. "Tarkastelemalla missä tiheysvaihtelut olivat kosmisen mikroaaltotausta-ajankohtana" - vain noin 300 000 vuotta Ison räjähdyksen jälkeen - "ja näkemällä kuinka ne kehittyvät karttaksi, joka kattaa viimeisen 5,6 miljardin vuoden, voimme nähdä, onko arviomme pimeästä energiasta ovat oikein. ”
Uusi kartta osoittaa, että suuren mittakaavan rakenteet ovat todellakin jakautuneet tapaan, jolla nykyiset ajatukset maailmankaikkeuden kiihtyvästä laajentumisesta viittaavat. Kartan oletettu tumman aineen jakauma, johon painovoima vaikuttaa aivan kuten näkymätöntä kuin tavallinen aine, vastaa myös nykyistä ymmärrystä.
Uuden suuren 3D-kartan teki mahdolliseksi Sloan Digital Sky Survey -laajakaukoputki, joka kattaa kolmen asteen näkökentän (täysikuu on noin puoli astetta) plus tietynlainen galaktinen valinta. ”Majakka” tai etäisyysmerkki: valoisat punaiset galaksit.
"Nämä ovat kuolleita, punaisia galakseja, joitain maailmankaikkeuden vanhimmista - joissa kaikki nopeasti palavat tähdet ovat jo kauan sitten palanneet ja jäljellä on vain vanhoja punaisia tähtiä", Schlegel sanoo. "Nämä eivät ole vain punaisimpia galakseja, vaan myös kirkkaimpia, näkyviä suurilla etäisyyksillä."
Sloan Digital Sky Survey -tähtitieteilijät työskentelivät kollegoiden kanssa Australian kahden asteen kenttätiimissä keskiarvon mukaan 10 000 punaisesta valoisasta galaksista koostuvan näytteen värin ja punasuunnan suhteessa galaksien väreihin etäisyyteen. Sitten he sovelsivat näitä mittauksia 600 000 tällaiseen galaksiin karttakuvan piirtämiseksi.
Padmanabhan myöntää, että ”on tilastollista epävarmuutta sovellettaessa 10 000 punaisesta valoisasta galaksista johdettua vaaleuden ja etäisyyden suhdetta kaikkiin 600 000: aan mittamatta niitä erikseen. Peli, jota pelaamme, on niin paljon, että keskiarvot antavat silti erittäin hyödyllistä tietoa niiden jakautumisesta. Ja tarvitsematta mitata niiden spektriä, voimme katsoa paljon syvemmälle avaruuteen. ”
Schlegel on samaa mieltä siitä, että tutkijat ovat kaukana saavuttamasta haluamaansa tarkkuutta. "Mutta olemme osoittaneet, että tällaiset mittaukset ovat mahdollisia, ja olemme rakentaneet lähtökohdan kehittyvän maailmankaikkeuden vakiohallitsijalle."
Hänen mukaansa seuraava askel on suunnitella tarkkuuskoe, joka perustuu ehkä SDSS-kaukoputken muutoksiin. Teemme yhteistyötä insinöörien kanssa täällä Berkeley Labissa suunnitellaksesi kaukoputken uudelleen niin, kuin haluamme tehdä. ”
”Hehkuvien punaisten galaksien ryhmittely Sloan Digital Sky Survey -kuvaustiedoissa”, kirjoittanut Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Aleksei 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 ja Donald G. York ilmestyvät kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran kuukausitiedoissa ja ovat nyt saatavana verkossa osoitteessa http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS: ää hallinnoi osallistuvien instituutioiden astrofysiikan tutkimuskonsortio, joka on Amerikan luonnontieteellinen museo, Astrophysical Institute Potsdam, Baselin yliopisto, Cambridge University, Case Western Reserve University, Chicagon yliopisto, Drexel University, Fermilab, Institute for Syventävä tutkimus, Japanin osallistumisryhmä, Johns Hopkins University, Ydintutrafysiikan yhteisinstituutti, Kavli-hiukkasastrofysiikan ja kosmologian instituutti, Korean tutkijaryhmä, Kiinan tiedeakatemia (LAMOST), Los Alamosin kansallinen laboratorio, Max- Planck-tähtitieteen instituutti (MPIA), Max-Planck-astrofysiikan instituutti (MPA), New Mexico State University, Ohion osavaltion yliopisto, Pittsburghin yliopisto, Portsmouthin yliopisto, Princetonin yliopisto, Yhdysvaltain merivoimien observatorio ja yliopisto Washingtonista.
SDSS-rahoitusta tarjoavat Alfred P. Sloan -säätiö, osallistuvat instituutiot, Kansallinen tiedesäätiö, Yhdysvaltain energiaministeriö, Kansallinen ilmailu- ja avaruushallinto, japanilainen Monbukagakusho, Max Planck -yhdistys ja korkeakoulujen rahoituksen neuvosto. Englanti. Käy SDSS: n verkkosivustolla osoitteessa http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab on Yhdysvaltain energiaministeriön kansallinen laboratorio, joka sijaitsee Berkeleyssä, Kaliforniassa. Se harjoittaa luokittelematonta tieteellistä tutkimusta, ja sitä johtaa Kalifornian yliopisto. Käy verkkosivuillamme osoitteessa http://www.lbl.gov.
Alkuperäinen lähde: Berkeley Lab
