Μια ομάδα αστρονόμων του Ηνωμένου Βασιλείου και της Αυστραλίας ανακοίνωσε σήμερα ότι βρήκε τον ελλείποντα σύνδεσμο που σχετίζεται άμεσα με τους σύγχρονους γαλαξίες, όπως ο δικός μας Γαλαξίας με τη Μεγάλη Έκρηξη που δημιούργησε το Σύμπαν μας πριν από 14 χιλιάδες εκατομμύρια χρόνια. Τα ευρήματα είναι το αποτέλεσμα μιας 10ετούς προσπάθειας για την χαρτογράφηση της κατανομής 220.000 γαλαξιών στο διάστημα από το 2dFGRS (2-βαθμό Field Galaxy Redshift Survey), μια κοινοπραξία αστρονόμων, χρησιμοποιώντας το 3,8-m Anglo-Australian Telescope (AAT) . Αυτός ο ελλιπής σύνδεσμος αποκαλύφθηκε με την ύπαρξη λεπτών χαρακτηριστικών στην κατανομή των γαλαξιών στην έρευνα. Η ανάλυση αυτών των χαρακτηριστικών επέτρεψε επίσης στην ομάδα να σταθμίσει το σύμπαν με πρωτοφανή ακρίβεια.
Το 2dFGRS έχει μετρήσει με μεγάλη λεπτομέρεια την κατανομή των γαλαξιών, που ονομάζεται η μεγάλης κλίμακας δομή του Σύμπαντος. Αυτά τα σχέδια κυμαίνονται σε μέγεθος από 100 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο έτη φωτός. Οι ιδιότητες της μεγάλης κλίμακας δομής καθορίζονται από φυσικές διαδικασίες που λειτουργούσαν όταν το σύμπαν ήταν πράγματι πολύ νέο.
Ο Δρ Shaun Cole του Πανεπιστημίου του Ντάραμ, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας, εξηγεί: «Τη στιγμή της γέννησης, το σύμπαν περιείχε μικροσκοπικές ανωμαλίες, που πιστεύεται ότι προήλθαν από« κβαντικές »ή υποατομικές διεργασίες. Αυτές οι παρατυπίες έχουν ενισχυθεί από τη βαρύτητα από τότε και τελικά οδήγησαν στους γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα. "
Οι θεωρητικοί στη δεκαετία του 1960 πρότειναν ότι οι αρχέγονοι σπόροι των γαλαξιών θα πρέπει να θεωρούνται κυματισμοί στην ακτινοβολία Cosmic Microwave Background (CMB) που εκπέμπεται στη θερμότητα που απομένει από το Big Bang, όταν το Σύμπαν ήταν μόλις 350.000 ετών. Στη συνέχεια παρατηρήθηκαν κυματισμοί το 1992 από τον δορυφόρο COBE της NASA, αλλά μέχρι τώρα, δεν μπορούσε να αποδειχθεί σταθερή σύνδεση με το σχηματισμό γαλαξιών. Το 2dFGRS διαπίστωσε ότι ένα μοτίβο που φαίνεται σε αυτούς τους κυματισμούς έχει εξαπλωθεί στο σύγχρονο Σύμπαν και μπορεί να ανιχνευθεί στους γαλαξίες σήμερα.
Τα μοτίβα στο CMB περιέχουν εμφανή σημεία περίπου ενός βαθμού, που παράγονται από ηχητικά κύματα που διαδίδονται στο ασυναίσθητα ζεστό πλάσμα του Big Bang. Αυτές οι δυνατότητες είναι γνωστές ως «ακουστικές κορυφές» ή «baryon wiggles». Οι θεωρητικοί είχαν υποθέσει ότι τα ηχητικά κύματα θα μπορούσαν επίσης να έχουν αφήσει ένα αποτύπωμα στο κυρίαρχο συστατικό του σύμπαντος - την εξωτική «σκοτεινή ύλη», η οποία από μόνη της οδηγεί στο σχηματισμό γαλαξιών. Οι φυσικοί και οι αστρονόμοι προσπαθούν να εντοπίσουν αυτό το αποτύπωμα σε χάρτες της δικής μας γαλαξιακής γειτονιάς.
Μετά από χρόνια επίπονης εργασίας λαμβάνοντας μετρήσεις γαλαξιών στο Αγγλο-Αυστραλιανό Τηλεσκόπιο και μοντελοποιώντας τις ιδιότητές τους με εξελιγμένες μαθηματικές και υπολογιστικές τεχνικές, η ομάδα 2dFGRS εντόπισε το αποτύπωμα των ηχητικών κυμάτων στο Big Bang. Εμφανίζεται ως ευαίσθητο χαρακτηριστικό στο «φάσμα ισχύος», το στατιστικό στοιχείο που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για να ποσοτικοποιήσουν τα μοτίβα που φαίνονται στους χάρτες της κατανομής των γαλαξιών. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι συνεπή με αυτά που φαίνονται στο παρασκήνιο μικροκυμάτων - που σημαίνει ότι κατανοούμε το ιστορικό ζωής του αερίου από το οποίο σχηματίστηκαν οι Γαλαξίες.
Τα χαρακτηριστικά του baryon περιέχουν πληροφορίες σχετικά με το περιεχόμενο του σύμπαντος, ιδίως σχετικά με την ποσότητα της συνηθισμένης ύλης (γνωστή ως baryons), το είδος του υλικού που έχει συμπυκνωθεί σε αστέρια και πλανήτες και από τα οποία είμαστε οι ίδιοι φτιαγμένοι.
Ο καθηγητής Carlos Frenk, Διευθυντής του Ινστιτούτου Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου του Durham είπε: «Αυτά τα χαρακτηριστικά του βαρυονίου είναι το γενετικό αποτύπωμα του σύμπαντος μας. Δημιουργούν έναν άμεσο εξελικτικό σύνδεσμο με το Big Bang. Η εύρεση τους είναι ένα ορόσημο στην κατανόησή μας για το πώς σχηματίστηκε ο Κόσμος. "
Ο καθηγητής John Peacock από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, επικεφαλής της ομάδας 2dFGRS του Ηνωμένου Βασιλείου είπε: «Δεν νομίζω ότι κάποιος θα περίμενε απλές κοσμολογικές θεωρίες να λειτουργήσουν τόσο καλά. Είμαστε πολύ τυχεροί που βρισκόμαστε κοντά για να δούμε αυτήν την εικόνα του σύμπαντος.
Το 2dFGRS έχει δείξει ότι τα βαρυόνια είναι ένα μικρό συστατικό του σύμπαντος μας, αποτελώντας μόλις το 18% της συνολικής μάζας, με το υπόλοιπο 82% να εμφανίζεται ως σκοτεινή ύλη. Για πρώτη φορά, η ομάδα 2dFGRS έσπασε το φράγμα ακρίβειας 10 τοις εκατό στη μέτρηση της συνολικής μάζας του Σύμπαντος.
Σαν να μην ήταν αρκετά περίεργη αυτή η εικόνα, το 2dFGRS έδειξε επίσης ότι όλη η μάζα στο σύμπαν (τόσο φωτεινή όσο και σκοτεινή) αντισταθμίζεται από ένα ακόμη πιο εξωτικό στοιχείο που ονομάζεται «ενέργεια κενού» ή «σκοτεινή ενέργεια». Αυτό έχει αντιβαρυτικές ιδιότητες, προκαλώντας επιτάχυνση της επέκτασης του σύμπαντος. Αυτό το συμπέρασμα προκύπτει κατά το συνδυασμό αποτελεσμάτων 2dFGRS με δεδομένα σχετικά με την ακτινοβολία φόντου μικροκυμάτων, η οποία έχει απομείνει από τη στιγμή που δημιουργήθηκαν τα χαρακτηριστικά baryon. Η προέλευση και η ταυτότητα της σκοτεινής ενέργειας παραμένει ένα από τα βαθύτερα μυστήρια της σύγχρονης επιστήμης.
Οι γνώσεις μας για το φόντο των μικροκυμάτων βελτιώθηκαν σημαντικά το 2003 με δεδομένα από τον δορυφόρο WMAP της NASA. Η ομάδα του WMAP συνδύασε τις πληροφορίες τους με μια προηγούμενη ανάλυση μέρους του 2dFGRS για να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι πράγματι ζούμε σε ένα σύμπαν με σκοτεινή ενέργεια. Αυτό ονομάστηκε «η ανακάλυψη της χρονιάς» το 2003 από το περιοδικό Science. Τώρα, η ανακάλυψη του κοσμικού συνδέσμου που λείπει από την ομάδα 2dFGRS, σχεδόν ακριβώς ένα χρόνο αργότερα, στέφει τα επιτεύγματα μιας δεκαετίας επίπονης δουλειάς.
Σε μια ενδιαφέρουσα ανατροπή, τα στοιχεία για την ταυτότητα της σκοτεινής ενέργειας θα μπορούσαν να εξαχθούν με την εύρεση χαρακτηριστικών baryon στην εξελισσόμενη κατανομή του γαλαξία στα μισά του δρόμου μεταξύ του τώρα και του Big Bang. Οι βρετανικοί αστρονόμοι και οι συνεργάτες τους σε ολόκληρο τον κόσμο σχεδιάζουν τώρα μεγάλες γαλαξιακές έρευνες για πολύ απομακρυσμένους γαλαξίες με γνώμονα αυτόν τον στόχο.
Ανεξάρτητη επιβεβαίωση της παρουσίας χαρακτηριστικών baryon στη δομή μεγάλης κλίμακας προέρχεται από την έρευνα Sloan Digital Sky Survey με επικεφαλής τις ΗΠΑ. Χρησιμοποιούν μια συμπληρωματική μέθοδο που δεν περιλαμβάνει το φάσμα ισχύος και μελετούν ένα σπάνιο υποσύνολο γαλαξιών σε μεγαλύτερο όγκο από τον 2dFGRS. Ωστόσο, τα συμπεράσματα είναι συνεπή, πράγμα που είναι πολύ ικανοποιητικό.
Ο καθηγητής Μάικλ Στράους από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, Εκπρόσωπος της συνεργασίας SDSS είπε: «Αυτή είναι μια υπέροχη επιστήμη. Οι δύο ομάδες έχουν τώρα δει ανεξάρτητα άμεσα στοιχεία για την ανάπτυξη της δομής με βαρυτική αστάθεια από τις αρχικές διακυμάνσεις που παρατηρούνται στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων. "
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου PPARC
