Sloan Digital Sky Survey (SDSS): n havaitsemien 3000 kvasarin havaintojen avulla tutkijat ovat tähän mennessä tehneet tarkin mittauksen diffuusion vetykaasun kosmisesta klusteroinnista. Nämä kvaasarit - 100 kertaa enemmän kuin on käytetty tällaisissa analyyseissä aiemmin - ovat kahdeksan - kymmenen miljardin valovuoden päässä, mikä tekee niistä tunnetuimmista etäisimmistä kohteista.
Kaasufilamentit kvasaarien ja maan välillä absorboivat valoa kvasaarispektrissä, jolloin tutkijat voivat kartoittaa kaasun jakauman ja mitata kuinka kömpelö kaasu on miljoonan valovuoden asteikolla. Tämän kaasun kovettuvuusaste puolestaan voi vastata perustavanlaatuisiin kysymyksiin, kuten siihen, onko neutriinoilla massaa ja mikä on pimeän energian luonne, olettaen, että se johtaa maailmankaikkeuden nopeutunutta laajentumista.
"Tutkijat ovat pitkään tutkineet galaksien klusterointia oppiakseen kosmologiasta", selitti Uros Seljak Princetonin yliopistosta, yksi SDSS: n tutkijoista. ”Galaktien muodostumisen ja klusteroinnin fysiikka on kuitenkin hyvin monimutkaista. Erityisesti koska suurin osa maailmankaikkeuden massasta koostuu tummasta aineesta, epävarmuus syntyy siitä, että emme ymmärrä galaksien (mitä näemme) ja tumman aineen (jota emme näe) suhteita mutta kosmologiset mallit ennustavat). ” Kvaasispektrien näkemien kaasufilamenttien ajatellaan jakautuvan hyvin tumman aineen tavoin, poistaen tämän epävarmuuden lähteen.
"Olemme jo useita vuosia tiedneet, että kvaasarispektrit ovat ainutlaatuinen työkalu tumman aineen jakautumisen tutkimiseen varhaisessa maailmankaikkeudessa, mutta SDSS-tiedon määrä ja laatu ovat tehneet visiosta todellisuuden", sanoi David Weinberg Ohion osavaltion yliopistosta. , SDSS-tiimin jäsen. "On hämmästyttävää, että voimme oppia niin paljon maailmankaikkeuden rakenteesta 10 miljardia vuotta sitten."
Seljak ja hänen yhteistyökumppaninsa SDSS: ssä yhdistivät kvaasarispektrien analyysin galaksiryhmittymisen, painovoimaobjektiivin ja aallonpinnan mittauksiin kosmisessa mikroaaltouuni-taustassa, jota havaitsi NASA: n Wilkinson-mikroaaltouuni-anisotrooppinen koetin (WMAP). Tämä antaa parhaan ratkaisun tähän päivään mennessä aineen rypistymiseen maailmankaikkeudessa miljoonan valovuoden asteikoista moniin miljardeihin valovuosiin. Tämä kattava näkemys mahdollistaa yksityiskohtaisen vertailun teoreettisiin malleihin maailmankaikkeuden historiasta ja sen osatekijöistä.
”Tämä on toistaiseksi tiukin testi kosmologisen inflaation mallin ennusteisiin; inflaatio kulkee lentävillä väreillä ”, lisäsi Seljak.
Inflaatioteorian mukaan maailmankaikkeus sai aikaan nopeasti ison räjähdyksen jälkeen erittäin nopean kiihtyvyyden, jonka aikana pienet vaihtelut muutettiin tähtitieteellisen kokoisiksi ryppyiksi avaruusajassa, mikä oli viime kädessä havaittavissa tähtitieteellisten esineiden rypistyessä. Inflaatioteoria ennustaa klusterointiasteen erityisen riippuvuuden mittakaavasta, jota nykyinen analyysi tukee voimakkaasti. Muut skenaariot, kuten syklinen universumin teoria, tekevät hyvin samanlaisia ennusteita ja ovat myös uusimpien tulosten mukaisia.
WMAP-ryhmän ja muiden varhaiset analyysit olivat vihjaneet kosmisen klusteroinnin poikkeamiin inflaation ennusteesta. Jos se on oikein, tämä olisi vaatinut nykyisen maailmankaikkeuden rakenteen alkuperiaatteen merkittävää tarkistamista.
"Uudet tiedot ja vastaava analyysi parantavat huomattavasti tämän testin havainnollista tarkkuutta", sanoi Patrick McDonald Princetonin yliopistosta ja yksi havainnon kirjoittajista. "Uudet tulokset ovat lähes täydessä sopimuksessa inflaation kanssa."
"Aineen ryhmittely on tarkka ja tehokas kosmologisten mallien testi, ja tämä analyysi on johdonmukainen aiempien tutkimusidemme kanssa ja laajentaa niitä", suostui Adrian paavi Johns Hopkins Universitystä, joka johti aiempaa analyysia SDSS-galaksien klusteroinnista. .
Uusi analyysi tarjoaa myös parasta tietoa neutriinin massasta. Maanpäälliset kokeet - joiden tuloksena on vuoden 2002 fysiikan Nobel-palkinto - ovat selvästi osoittaneet, että neutriinoilla on massa, mutta nämä kokeet pystyivät mittaamaan vain massaeron kolmen tunnetun tunnetun neutriinotyypin välillä. Neutriinojen läsnäolo vaikuttaisi kosmisen ryhmittelyyn miljoonan valovuoden asteikolla, tarkalleen kvaasarispektrillä koetut asteikot.
Uusi analyysi viittaa siihen, että kevyimmän neutriinomassan on oltava vähemmän kuin kaksi kertaa aiemmin mitattu massaero. Uudet mittaukset eliminoivat myös ylimääräisen massiivisen neutriinoperheen mahdollisuuden, jota jotkut maanpäälliset kokeet ehdottivat.
"Kosmologia, erittäin laaja tiede, pystyy kertomaan meille perushiukkasten, kuten neutriinojen, ominaisuuksista", sanoi Lam Hui Yhdysvaltain energiaministeriön Fermi-kansallisesta kiihdytinlaboratoriosta, joka on suorittanut niistä riippumattoman analyysin. tiedot yhdessä MIT Scott Burlesin ja muiden kanssa.
Uusi analyysi tarjoaa myös lisätukea tumman energian olemassaololle ja ehdottaa, että tumma energia on muuttumaton ajan myötä. Tämä analyysi tarjoaa parhaat rajoitukset sen ajan kehitykseen tähän mennessä.
"Toistaiseksi ei ole löytynyt todisteita siitä, että tumma energia muuttuisi ajan myötä, ja mahdollisuus, että maailmankaikkeus hajoaa tulevaisuudessa suurella räjähdyksellä, vähenee huomattavasti näiden uusien tulosten avulla", kertoi myös Aleksei Makarov Princetonin yliopistosta, joka otti myös osa tätä tutkimusta.
Alkuperäinen lähde: SDSS-lehdistötiedote
