Kuvaluotto: SDSS
Siitä lähtien, kun useita vuosia sitten löydettiin salaperäinen voima, nimeltään tumma energia, joka näyttää kiihdyttävän maailmankaikkeutta, tähtitieteilijät ovat etsineet lisätodisteita tämän teorian tukemiseksi tai alentamiseksi. Sloan Digital Sky -kyselyn tähtitieteilijät ovat löytäneet kosmisen tausta-säteilyn heilahteluja, jotka vastaavat tumman energian torjuvaa vaikutusta.
Sloan Digital Sky -kyselyn tutkijat ilmoittivat löytäneensä riippumattomia fyysisiä todisteita pimeän energian olemassaolosta.
Tutkijat löysivät jäljennöksen pimeästä energiasta korreloimalla miljoonia galakseja Sloan Digital Sky Survey (SDSS) -standardissa ja kosmisen mikroaaltouunnan taustalämpötilakarttoja NASA: n Wilkinson-mikroaaltouunien anisotropiakoetimesta (WMAP). Tutkijat löysivät tumman energian "varjon" muinaisesta kosmisesta säteilystä, jäännös jäähdytetystä säteilystä Suuresta Bangista.
Näiden kahden suuren taivaatutkimuksen tulosten yhdistelmällä tämä löytö tarjoaa fyysistä näyttöä pimeän energian olemassaolosta; tulos, joka täydentää aikaisempia töitä maailmankaikkeuden kiihtyvyydestä etäisistä supernoovista mitattuna. Havainnot ilmapalloista Kosmisen mikroaaltouuni-taustan (CMB) millimetrisen extragalaktisen säteilyn ja geofysiikan (BOOMERANG) havainnot olivat myös osa aiempia havaintoja.
Tumma energia, maailmankaikkeuden tärkeä komponentti ja yksi suurimmista syistä tieteessä, on mieluummin gravitaatiota vastenmielinen kuin houkutteleva. Tämä saa aikaan maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtyvän toisin kuin tavallisen (ja tumman) aineen vetovoima, mikä tekisi sen hidastuvan.
"Tasaisessa maailmankaikkeudessa havaitsemme vaikutuksen vain, jos sinulla on tummaenergiainen maailmankaikkeus", selitti johtava tutkija tri Ryan Scranton Pittsburghin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta. "Jos maailmankaikkeus koostuisi vain aineesta ja olisi silti tasainen, tätä vaikutusta ei olisi."
”Kun fotonit kosmisesta mikroaaltotaustasta (CMB) kulkevat meille 380 000 vuoden kuluttua Ison räjähdyksen jälkeen, he voivat kokea useita fysikaalisia prosesseja, mukaan lukien integroitu Sachs-Wolfe -tehoste. Tämä vaikutus on jälki tai varjo tummaa energiaa mikroaalloilla. Vaikutus mittaa myös kosmisen mikroaaltotaustan lämpötilan muutoksia, jotka johtuvat painovoiman vaikutuksista fotonien energiaan ”, Scranton lisäsi.
Löytö on ”pimeän energian fysikaalinen havaitseminen ja täydentää erittäin paljon muita pimeän energian havaitsemisia”, lisäsi tri Bob Nichol, SDSS-yhteistyökumppani ja fysiikan apulaisprofessori Carnegie Mellon Universitystä Pittsburghin yliopistosta. Nichol vertasi integroitua Sachs-Wolfe-ilmiötä tarkastelemaan aurinkoisen ikkunan edessä seisovaa henkilöä: ”Näet vain hänen ääriviivat ja tunnet heidät juuri näiden tietojen perusteella. Samoin näkemällämme signaalilla on oikea ääriviiva (tai varjo), jota odotamme tummalle energialle ”, Nichol sanoi.
"Erityisesti signaalin väri on sama kuin kosmisen mikroaaltotaustan väri, mikä osoittaa sen olevan kosmologista alkuperää eikä aiheuttavan ärsyttävää kontaminaatiota", lisäsi Nichol.
”Tämä työ antaa fyysisen vahvistuksen siitä, että tarvitaan pimeää energiaa selittääkseen samanaikaisesti sekä CMB- että SDSS-tiedot supernoovatyöstä riippumatta. Tällaiset ristiintarkastukset ovat elintärkeitä tieteessä ”, lisäsi SDSS: n projektitutkija ja Princetonin yliopiston tähtitieteen professori Jim Gunn.
Tohtori Andrew Connolly Pittsburghin yliopistosta selitti, että kosmisesta mikroaaltotaustasta virtaavat fotonit kulkevat monien galaksien ja tumman aineen pitoisuuksien läpi. Kun ne putoavat painovoimakaivoon, ne saavat energiaa (aivan kuin pallo, joka liikkuu mäkeä alas). He tulevat ulos ja menettävät energiaa (taas kuin pallo, joka liikkuu mäkeä pitkin). Mikroaaltojen valokuvakuvat muuttuvat sinisemmiksi (ts. Energisemmiksi), kun ne putoavat kohti näitä superklusteripitoisuuksia ja muuttuvat sitten punaisiksi (ts. Vähemmän energisiin), kun he kiipeävät pois niistä.
”Maailmankaikkeudessa, joka koostuu pääosin normaalista aineesta, voidaan olettaa, että punaisten ja sinisten siirtymien nettovaikutus poistuu. Viime vuosina olemme kuitenkin havainneet, että suurin osa maailmankaikkeuden tavaroista on epänormaaleja siinä mielessä, että ne ovat painovoimaisesti hylättäviä eikä painovoimaisesti houkuttelevia ”, selitti NASA: n / Fermilabin astrofysiikan keskuksen tutkija Albert Stebbins, joka toimii yhteistyössä SDSS: n kanssa. instituutio. "Tätä epänormaalia tavaraa kutsumme tummaksi energiaksi."
SDSS-yhteistyökumppani Connolly kertoi, että jos gravitaatiokaivon syvyys vähenee, kun fotoni kulkee sen läpi, fotoni poistuu hiukan enemmän energiaa. ”Jos tämä olisi totta, odotettaisiin nähdä, että kosmisen mikroaaltouunnan taustalämpötila on hiukan kuumempi alueilla, joilla on enemmän galakseja. Juuri tämän löysimme. ”
Stebbins lisäsi, että yksittäisestä massapitoisuudesta odotettavissa oleva nettoenergian muutos on vähemmän kuin yksi osa miljoonasta, ja tutkijoiden piti katsoa suurta määrää galakseja ennen kuin he voisivat odottaa näkevänsä vaikutuksen. Hänen mukaansa tulokset vahvistavat, että pimeää energiaa esiintyy suhteellisen pienissä massapitoisuuksissa: vain 100 miljoonaa valovuotta yli, kun aikaisemmin havaitut vaikutukset tumma energia olivat mittakaavassa 10 miljardia valovuotta. SDSS-datan ainutlaatuinen näkökohta on sen kyky mitata tarkasti etäisyys kaikkiin galakseihin niiden fotometristen punasiirtojen valokuvausanalyysistä. "Siksi voimme seurata tämän vaikutelman vaikutusta CMB: hen kasvavan maailmankauden ajan funktiona", Connolly sanoi. "Lopulta voimme pystyä määrittämään pimeän energian luonteen näiden kaltaisista mittauksista, vaikka se on vähän tulevaisuudessa."
”Jotta johtopäätökseen, että tumma energia on olemassa, meidän on vain oletettava, että maailmankaikkeus ei ole kaareva. Sen jälkeen kun Wilkinsonin mikroaaltouuni-anisotrooppinen koetin tulokset saapuivat (helmikuussa 2003), se on hyvin hyväksytty oletus ”, Scranton selitti. ”Tämä on erittäin jännittävää. Emme tienneet, voisimmeko saada signaalin, joten vietimme paljon aikaa galaksistamme tai muista lähteistä peräisin olevien tietojen testaamiseen saastumisen varalta. Oli erittäin tyydyttävää saada tulokset yhtä voimakkaasti esiin kuin he tekivät. ”
Löytöt tehtiin 3 400 neliöasteessa taivaasta, jonka SDSS tutkii.
"Tämä yhdistelmä avaruuspohjaisia mikroaaltouunia ja maassa sijaitsevaa optista tietoa antoi meille tämän uuden ikkunan tumman energian ominaisuuksiin", kertoi Princetonin yliopiston kosmologi ja WMAP-tiederyhmän jäsen David Spergel. ”Yhdistämällä WMAP- ja SDSS-tiedot Scranton ja hänen yhteistyökumppaninsa ovat osoittaneet, että tumma energia, olipa se mikä tahansa, on jotain, jota painovoima ei houkuttele edes Sloan Digital Sky Survey -kokeen tutkimissa suurissa mittakaavoissa.
"Tämä on tärkeä vihje fyysikoille, jotka yrittävät ymmärtää salaperäistä pimeää energiaa", Spergel lisäsi.
Päätutkijoiden Scranton, Connolly, Nichol ja Stebbins lisäksi Havaijin yliopiston Istavan Szapudi osallistui tutkimukseen. Muita analyysiin osallistujia ovat Niayesh Afshordi Princetonin yliopistosta, Max Tegmark Pennsylvanian yliopistosta ja Daniel Eisenstein Arizonan yliopistosta.
TIETOJA SLOAN DIGITAL SKY -TUTKIMUKSESTA (SDSS)
Sloan Digital Sky Survey (sdss.org) kartoittaa yksityiskohtaisesti neljänneksen koko taivaasta määrittäen 100 miljoonan taivaankappaleen sijainnit ja absoluuttisen kirkkauden. Se mittaa myös etäisyydet yli miljoonaan galaksiin ja kvaasariin. Astrophysical Research Consortium (ARC) ylläpitää Apache Point Observatorya, joka on SDSS-kaukoputkien sijainti.
SDSS on Chicagon yliopiston, Fermilabin, Pitkälle edenneiden tutkimusten instituutin, Japanin osallistumisryhmän, Johns Hopkinsin yliopiston, Los Alamosin kansallisen laboratorion, Max Planck -instrumentti-instituutin (MPIA), Max- Planck-astrofysiikan instituutti (MPA), New Mexico State University, Pittsburghin yliopisto, Princeton University, Yhdysvaltain merivoimien observatorio ja Washingtonin yliopisto.
Rahoitusta hankkeelle ovat antaneet Alfred P. Sloan -säätiö, osallistuvat instituutiot, Kansallinen ilmailu- ja avaruushallinto, Kansallinen tiedesäätiö, Yhdysvaltain energiaministeriö, japanilainen Monbukagakusho ja Max Planck Society.
WILKINSONIN MIKROAAVA-ANISOTROPIA-MÄÄRITYS (WMAP) on NASA-operaatio, joka on rakennettu yhteistyössä Princetonin yliopiston ja Goddardin avaruuslentokeskuksen kanssa mittaamaan kosmisen tausta-säteilyn lämpötila, Suuresta Bangista tulevan lämmön lämpötila. WMAP-tehtävä paljastaa olosuhteet sellaisina kuin ne olivat olemassa varhaisessa maailmankaikkeudessa mittaamalla kosmisen mikroaaltosäteilyn säteilyominaisuudet täydellä taivaalla. (Http://map.gsfc.nasa.gov)
Alkuperäinen lähde: SDSS-lehdistötiedote
