«Мы потратили пять лет на сбор измерений 1,2 миллиона галактик на одной четверти неба, чтобы нанести на карту структуру Вселенной в объеме 650 кубических миллиардов световых лет», — говорит Джереми Тинкер из Нью-Йоркского университета, соруководитель исследовательского центра. научная группа, выполняющая эту работу. «Эта карта позволила нам сделать самые лучшие измерения влияния темной энергии на расширение Вселенной. Мы делаем наши результаты и карту доступными для всего мира».Эти новые измерения были выполнены программой Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) Sloan Digital Sky Survey-III.
Карта, представленная BOSS в результате непрерывного перетягивания каната между темной материей и темной энергией, позволяет ученым измерить скорость расширения Вселенной и, таким образом, определить количество материи и темной энергии, составляющих современную Вселенную. Сборник статей с описанием этих результатов был отправлен на этой неделе в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.BOSS измеряет скорость расширения Вселенной, определяя размер барионных акустических колебаний (BAO) в трехмерном распределении галактик. Первоначальный размер BAO определяется волнами давления, которые прошли через молодую Вселенную до того момента, когда ей было всего 400 000 лет (возраст Вселенной в настоящее время составляет 13,8 миллиарда лет), после чего они застыли в распределении материи Вселенной.
В конечном итоге галактики предпочитают разделять их на характерное расстояние, которое астрономы называют акустической шкалой. Размер акустической шкалы 13,7996 миллиардов лет назад был точно определен из наблюдений космического микроволнового фона по свету, излучаемому, когда волны давления замерзали.
Измерение распределения галактик с того времени позволяет астрономам измерить, насколько темная материя и темная энергия конкурировали, чтобы управлять скоростью расширения Вселенной.«Мы сделали самую большую карту для изучения 95% темной Вселенной», — отметил Дэвид Шлегель, астрофизик из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (лаборатория Беркли) и главный исследователь BOSS. «На этой карте мы видим, как темная материя гравитационно притягивает галактики к другим галактикам.
И в гораздо более крупных масштабах мы видим эффект разрыва Вселенной темной энергией».Ширли Хо, астрофизик из лаборатории Беркли и Университета Карнеги-Меллона (CMU), совместно руководила двумя сопутствующими статьями и добавляет: «Теперь мы можем измерить, сколько галактик и звезд группируются вместе в зависимости от времени с такой точностью, как мы. может проверить общую теорию относительности в космологических масштабах ".Ариэль Санчес из Института внеземной физики им. Макса-Планка возглавил попытку оценить точное количество темной материи и темной энергии на основе данных BOSS и поясняет: «Измерение акустического масштаба в космической истории дает прямую линейку, с помощью которой можно измерить Скорость расширения Вселенной.
С помощью BOSS мы проследили тонкий отпечаток BAO в распределении галактик, охватывающий диапазон времени от 2 до 7 миллиардов лет назад ».Чтобы измерить размер этих древних гигантских волн с такой высокой точностью, BOSS пришлось создать беспрецедентную и амбициозную карту галактики, во много раз больше, чем в предыдущих обзорах. В то время, когда планировалась программа BOSS, ранее было определено, что темная энергия существенно повлияет на расширение Вселенной, начавшееся около 5 миллиардов лет назад. Таким образом, BOSS был разработан для измерения характеристики BAO от до этого момента (7 миллиардов лет назад) и почти до наших дней (2 миллиарда лет назад).
Хосе Васкес из Брукхейвенской национальной лаборатории объединил результаты BOSS с другими исследованиями и искал в результатах какие-либо доказательства необъяснимых физических явлений. «Наши последние результаты составляют чистую космологическую картину, укрепляя стандартную космологическую модель, появившуюся за последние восемнадцать лет».Рита Тоджейро из Университета Сент-Эндрюс является другим соруководителем рабочей группы BOSS по кластеризации галактик вместе с Тинкер. «Мы видим драматическую связь между отпечатками звуковых волн, которые видны на космическом микроволновом фоне через 400 000 лет после Большого взрыва, с скоплением галактик через 7-12 миллиардов лет спустя.
Возможность наблюдать один хорошо смоделированный физический эффект от рекомбинации до сегодняшнего дня является большим подспорьем для космологии ".На карте также видны отличительные признаки когерентного движения галактик к областям Вселенной с большим количеством материи из-за силы притяжения гравитации.
Важно отметить, что наблюдаемое количество падения хорошо объясняется предсказаниями общей теории относительности.«Результаты BOSS обеспечивают прочную основу для еще более точных будущих измерений BAO, таких как те, которые мы ожидаем от прибора для спектроскопии темной энергии (DESI)», — говорит Натали Роу, директор физического отдела лаборатории Беркли. «DESI построит более подробную трехмерную карту в пространстве в десять раз больше, чтобы точно охарактеризовать темную энергию — и, в конечном итоге, будущее нашей Вселенной».Финансирование SDSS-III было предоставлено Фондом Альфреда П. Слоана, участвующими учреждениями, Национальным научным фондом и Управлением науки Министерства энергетики США.
Для получения дополнительной информации о SDSS-III посетите http://www.sdss3.org/.