Vuonna 1929 Edwin Hubble muutti ikuisesti käsityksemme kosmosta osoittamalla, että maailmankaikkeus on laajentumisen tilassa. 1990-luvulle astronomit totesivat, että nopeus, jolla se laajenee, todella kiihtyy, mikä puolestaan johti teoriaan "Dark Energy". Siitä lähtien tähtitieteilijät ja fyysikot ovat pyrkineet selvittämään tämän voiman olemassaolon mittaamalla sen vaikutusta kosmokseen.
Viimeisin näissä ponnisteluissa on peräisin Sloan Digital Sky Survey III -standardista (SDSS III), jossa kansainvälinen tutkijaryhmä on ilmoittanut, että he ovat lopettaneet maailmankaikkeuden täsmällisimpien mittausten luomisen. Baryon-oskillaatiospektroskopinen tutkimus (BOSS) tunnetaan heidän mittauksillaan uusia rajoituksia tumman energian ominaisuuksille.
Harvardin yliopiston tähtitieteilijä Daniel Eisenstein esitteli uudet mittaukset Yhdysvaltain tähtitieteellisen seuran äskettäisessä kokouksessa. Sloan Digital Sky Survey III: n (SDSS-III) johtajana hän ja hänen tiiminsä ovat viettäneet viimeisen kymmenen vuoden aikana kosmoa ja normaalin aineen tiheyden jaksottaisia vaihteluita nähdäkseen kuinka galaksit jakautuvat koko maailmankaikkeuteen.
Ja vuosikymmenen tutkimuksen jälkeen BOSS-tiimi pystyi tuottamaan kolmiulotteisen kartan kosmosta, joka kattaa yli kuusi miljardia valovuotta. Ja vaikka muut tuoreet tutkimukset ovat katsoneet kauempana - jopa 9 ja 13 miljardin valovuoden etäisyyksiin -, BOSS-kartta on ainutlaatuinen siinä mielessä, että se tarjoaa suurimman tarkkuuden kaikista kosmologisista kartoista.
Itse asiassa BOSS-joukkue pystyi mittaamaan galaksien jakauman kosmossa ja 6 miljardin valovuoden etäisyydellä ennennäkemätöntä 1 prosentin virhemarginaaliin. Kosmisten esineiden luonteen määrittäminen suurilla etäisyyksillä ei ole helppoa, suhteellisuustekijöiden vuoksi. Kuten tohtori Eisenstein kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Etäisyydet ovat tähtitieteen pitkäaikainen haaste. Vaikka ihmiset usein voivat arvioida etäisyyttä kiikarinäkemyksemme takia, Linnunradan ulkopuolella olevat galaksit ovat aivan liian kaukana käyttääkseen sitä. Ja koska galakseilla on laaja valikoima todellisia kokoja, niiden etäisyyttä on vaikea arvioida. Se on kuin katsot kaukaa vuoria; yhden etäisyyden arviointi on sidottu henkilön korkeuden arviointiin. "
Aikaisemmin tähtitieteilijät ovat suorittaneet tarkat mittaukset paikallisuniversumin kohteista (ts. Planeetat, naapuritähdet, tähtiryhmät) luottaen kaikkeen tutkaan punasiirtymiseen - siihen, missä määrin valon aallonpituus siirtyy kohti punaista päätä spektri. Mitä suurempi esineetäisyys on, sitä suurempi epävarmuusaste on.
Ja tähän asti vain kohteiden, jotka ovat muutaman tuhannen valovuoden päässä maapallosta - ts. Linnunradan galaksissa -, etäisyydet on mitattu yhden prosentin virhemarginaalin sisällä. Kuten suurin neljästä projektista, jotka muodostavat Sloan Digital Sky Survey III: n (SDSS-III), BOSS erottaa toisistaan sen, että se luottaa ensisijaisesti niin kutsuttujen baryoniakustisten värähtelyjen (BAO) mittaamiseen.
Nämä ovat oleellisesti hienoisia jaksollisia väreilyjä näkyvän baryonisen (ts. Normaalin) aineen jakautumisessa kosmossa. Daniel Eisenstein selitti:
”BOSS mittaa maailmankaikkeuden laajenemista kahdella ensisijaisella tavalla. Ensimmäinen on akryyliset baryonivärähtelyt (tästä seuraa tutkimuksen nimi). Ääniaallot, jotka kulkevat ensimmäisen 400 000 vuoden aikana ison räjähdyksen jälkeen, luovat suositun mittakaavan galaksiparia varten. Mittaamalla tämä edullinen erotus monien galaksien näytteestä, voimme päätellä etäisyyden näytteeseen.
”Toinen menetelmä on mitata kuinka galaksien ryhmittely eroaa näkölinjaa pitkin suuntautuneiden pareiden välillä nähden nähden poikittain nähden. Universumin laajeneminen voi aiheuttaa tämän klusteroinnin epäsymmetrisen, jos käytetään väärää laajennushistoriaa punasiirtojen muuttamisessa etäisyydeksi. "
Näillä uusilla erittäin tarkkoilla etäisyysmittauksilla BOSS-tähtitieteilijät voivat tutkia Dark Matter -vaikutelmia paljon tarkemmin. "Eri tumman energian mallit vaihtelevat sen suhteen, kuinka maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtyminen etenee ajan myötä", Eisenstein sanoi. ”BOSS mittaa laajenemishistoriaa, jonka avulla voimme päätellä kiihtyvyysasteen. Löydämme tulokset, jotka ovat erittäin yhdenmukaisia kosmologisen vakiomallin ennusteiden kanssa, toisin sanoen mallin, jossa tummalla energialla on vakio tiheys ajan myötä. "
Sen lisäksi, että mitataan normaalin aineen jakauma pimeän energian vaikutuksen määrittämiseksi, SDSS-III -yhteistyö pyrkii kartoittamaan Linnunrata ja etsimään ekstrasolaarisia planeettoja. BOSS-mittaukset on kuvattu yksityiskohtaisesti sarjassa artikkelisarjaa, jonka BOSS-yhteistyö lähetti viime kuussa lehdille, jotka kaikki ovat nyt saatavana verkossa.
Ja BOSS ei ole ainoa yritys ymmärtää maailmankaikkeuden laaja-alaista rakennetta ja kuinka kaikki sen salaperäiset voimat ovat muokanneet sitä. Vain viime kuussa professori Stephen Hawking ilmoitti, että Cambridgen yliopiston COSMOS-supertietokonekeskus aikoo luoda tähän mennessä yksityiskohtaisimman 3D-kartan maailmankaikkeudesta.
ESA: n Planck-satelliitin hankkimien CMB-tietojen ja Dark Energy Survey -tietojen perusteella ne toivovat myös pystyvänsä mittaamaan Dark Energyn vaikutusta aineen jakautumiseen maailmankaikkeudessa. Kuka tietää? Muutaman vuoden kuluttua saatamme hyvinkin ymmärtää, kuinka kaikki maailmankaikkeutta hallitsevat perusvoimat toimivat yhdessä.
