Tarkkuuden suhteen kaikki pyrkivät sataprosenttisesti, mutta kosmisten etäisyyksien mittaaminen jättää hiukan enemmän sattumalta. Vain muutama päivä sitten Baryon-oskillaatiospektroskopisen tutkimuksen (BOSS) tutkijat ilmoittivat maailmalle, että he ovat kyenneet mittaamaan etäisyyden yli kuuden miljardin valovuoden päässä sijaitseviin galakseihin vain prosentin luotettavuustasoon. Jos tämä ilmoitus ei vaikuta mielenkiintoiselta, miettiä, mitä se tarkoittaa muille tutkimuksille. Nämä uudet mittaukset antavat parametrin kaikkialla ulottuvan ”pimeän energian” ominaisuuksille - universaalisen laajentumisen lähteelle.
"Päivittäisessä elämässämme ei ole monia asioita, jotka tiedämme yhden prosentin tarkkuudella", kertoi Lawrence Berkeley National Laboratoryn (LBNL) fyysikko ja BOSS: n tutkija David Schlegel. "Tiedän nyt maailmankaikkeuden koon paremmin kuin tiedän taloni koon."
Tutkimusryhmän havainnot esitti amerikkalaisen tähtitieteellisen yhdistyksen kokouksessa Harvardin yliopiston tähtitieteilijä Daniel Eisenstein, joka on BOSS: ään kuuluvan maailmanlaajuisen organisaation Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) johtaja. Ne on kuvattu artikkelisarjassa, jonka BOSS-yhteistyö on lähettänyt viime kuussa lehdille, ja ne kaikki ovat nyt saatavana verkkojulkaisuna.
"Etäisyyden määrittäminen on tähtitieteen perustavanlaatuinen haaste", Eisenstein sanoi. ”Näet jotain taivaalla - kuinka kaukana se on? Kun tiedät kuinka kaukana se on, oppia kaiken muun siitä on yhtäkkiä paljon helpompaa. ”
Avaruudessa etäisyyksien mittaamisessa astronomit ovat käyttäneet monia menetelmiä. Etäisyyden mittaamiseen planeetoihin on suoritettu tutkaa käyttämällä, mutta sillä on rajoitukset ja meneminen avaruuteen tarkoittaa vähemmän suoraa menetelmää. Vaikka niiden on osoitettu olevan uskomattoman tarkkoja, niihin liittyy edelleen epävarmuustekijä - prosenttiosuus. Jos esimerkiksi mittaat etäisyyden esineestä 200 mailin päässä todellisesta arvosta 2 mailia, olet mitannut tarkkuudella 1%. Kosmisesti ottaen vain muutama sata tähteä ja kourallinen tähtiryhmiä ovat todella riittävän lähellä, jotta niiden etäisyydet olisivat niin tarkasti ennustettavissa. Ne sijaitsevat Linnunradalla ja ovat vain muutaman tuhannen valovuoden päässä. BOSS vie sen äärimmäisyyteen… sen mittaukset menevät paljon yli galaktisten rajojemme, yli miljoona kertaa pidemmälle ja kuvaavat maailmankaikkeutta vertaansa vailla tarkkuudella.
Näiden uusien, erittäin tarkkojen etäisyysmittausten ansiosta BOSS-tähtitieteilijät etenevät pimeän energian alalla. "Emme vielä ymmärrä, mikä on tumma energia", Eisenstein selitti, "mutta voimme mitata sen ominaisuuksia. Sitten vertaamme näitä arvoja siihen, mitä odotamme niiden olevan, ottaen huomioon nykyinen ymmärryksemme maailmankaikkeudesta. Mitä parempia mittauksemme ovat, sitä enemmän voimme oppia. ”
Kuinka se tehdään? Yhden prosentin mittauksen saavuttaminen kuudessa miljardissa valovuudessa ei ole niin helppoa kuin aurinkokunnan kohteen tai jopa galaksissamme olevan objektin mittaus. Siinä pomo tulee pelaamaan. Se on suurin neljästä projektista, jotka muodostavat Sloan Digital Sky Survey III: n (SDSS-III), ja se on rakennettu hyödyntämään tätä tekniikkaa: mittaamalla ns. “Baryon-akustiset värähtelyt” (BAO), hienoiset jaksolliset aallot galaksien jakautumista kosmossa. Nämä aallot ovat paineaaltojen allekirjoitus, joka matkusti aikaisessa maailmankaikkeudessa aikana, jolloin asiat olivat niin kuumia ja tiheitä, että fotonit marssivat yhdessä baryonien kanssa - tavara, joka luo atomien ytimiä. Koska aaltoilun koko on tiedossa, se voidaan nyt mitata kartoittamalla galakseja.
"Näillä galaksimittauksilla luonto on antanut meille kauniin hallitsijan", sanoi Ashley Ross, Portsmouthin yliopiston tähtitieteilijä. ”Viivaimessa sattuu olemaan puoli miljardia valovuotta pitkä, joten voimme käyttää sitä mittaamaan etäisyyksiä tarkasti, jopa kaukaa.
BOSS otti vastaan erikoistuneen instrumenttinsa, joka voi tehdä yksityiskohtaisia mittauksia tuhansasta galaksista kerrallaan, haastavan haasteen - kartoittaa yli miljoonan galaksin sijainti. "Selkeänä yönä, kun kaikki menee täydellisesti, voimme lisätä karttaan yli 8000 galaksia ja kvaasaria", kertoi Kaike Pan, joka johtaa tarkkailijaryhmää SDSS-III: n Sloan-säätiön 2,5 metrin kaukoputkella Apache Pointin observatoriossa Uusi Meksiko.
Vaikka BOSS-tutkimusryhmä esitteli varhaiset galaksikartat ja alkaa BAO-mittaukset vuosi sitten, tämä uusi tieto kattaa kaksinkertaisen määrän aluetta ja antaa entistä tarkemman mittauksen - myös läheisiin galakseihin. "Näiden mittausten tekeminen kahdella eri etäisyydellä antaa meille mahdollisuuden nähdä, kuinka maailmankaikkeuden laajentuminen on ajan myötä muuttunut, mikä auttaa meitä ymmärtämään, miksi se kiihtyy", selitti Portsmouthin yliopiston tähtitieteilijä Rita Tojeiro, joka on BOSS-galaksin klusteroinnin puheenjohtaja. työryhmä yhdessä Jeremy Tinkerin kanssa New Yorkin yliopistosta.
Vastaavan tutkimuksen tekee myös Mariana Vargas-Magana, tutkijatohtori Carnegie Mellon -yliopistossa. Vielä tarkkuuden lisäämiseksi hän tutkii kaikkia hienovaraisia vaikutuksia, jotka voivat vaikuttaa BOSS-mittauksiin. "Kun yrität saavuttaa yhden prosentin, sinun on oltava paranoidinen kaikesta, mikä voi mennä jopa hieman väärin", sanoi Vargas-Magana - esimerkiksi pienet erot galaksien tunnistamisessa olisivat voineet heittää pois niiden koko mittauksen. jakauma, joten taivaan eri osat oli tarkistettava huolellisesti. "Onneksi", Vargas-Magana sanoi, "joukkueessamme on paljon varovaisia ihmisiä tarkistamaan oletuksemme. Siihen mennessä, kun he kaikki ovat tyytyväisiä, olemme varmoja, että meillä ei jäänyt mitään kaipaamaan. ”
Nykyään nämä uudet BOSS-havainnot näyttävät olevan yhdenmukaisia sen kanssa, mitä pidämme pimeän energian muodossa - vakiona, jota löytyy koko maailmankaikkeuden historiasta. Lehdistötiedotteen mukaan tämä "kosmologinen vakio" on yksi vain kuudesta numerosta, joita tarvitaan mallin luomiseen, joka vastaa maailmankaikkeuden laajuutta ja rakennetta. Schlegel vertaa tätä kuusinumeroista mallia lasiruutuun, joka kiinnitetään paikoilleen pulteilla, jotka edustavat maailmankaikkeuden historian eri mittauksia. "BOSS: llä on nyt yksi pienimmistä pulteista, ja annoimme sille vain uuden puolen kierroksen", Schlegel sanoi. "Joka kerta kun räppäät kireyttä ja lasi ei hajoa, se on mallin menestys."
Alkuperäinen tarinan lähde: Sloan Digital Sky Survey III -lehdistötiedote. Lisälukemista: Max Planck Institute -lehdistötiedote.
