Όσον αφορά την ακρίβεια, όλοι προσπαθούν για εκατό τοις εκατό, αλλά η μέτρηση των κοσμικών αποστάσεων αφήνει λίγο περισσότερες πιθανότητες. Πριν από λίγες μέρες, ερευνητές από την Bryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) ανακοίνωσαν στον κόσμο ότι μπόρεσαν να μετρήσουν την απόσταση από τους γαλαξίες που βρίσκονται πάνω από έξι δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά σε επίπεδο εμπιστοσύνης μόλις ένα τοις εκατό. Εάν αυτή η ανακοίνωση δεν φαίνεται συναρπαστική, τότε σκεφτείτε τι σημαίνει για άλλες μελέτες. Αυτές οι νέες μετρήσεις δίνουν μια παράμετρο στις ιδιότητες της πανταχού παρούσα «σκοτεινής ενέργειας» - την πηγή της καθολικής επέκτασης.
"Δεν υπάρχουν πολλά πράγματα στην καθημερινή μας ζωή που γνωρίζουμε με ακρίβεια ενός τοις εκατό", δήλωσε ο David Schlegel, φυσικός στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley (LBNL) και ο κύριος ερευνητής του BOSS. «Τώρα ξέρω το μέγεθος του σύμπαντος καλύτερα από ό, τι ξέρω το μέγεθος του σπιτιού μου».
Τα ευρήματα της ερευνητικής ομάδας παρουσιάστηκαν στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας από τον αστρονόμο του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ Ντάνιελ Eisenstein, διευθυντή του Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), του παγκόσμιου οργανισμού που περιλαμβάνει το BOSS. Αναλύονται λεπτομερώς σε μια σειρά άρθρων που υποβλήθηκαν σε περιοδικά από τη συνεργασία της BOSS τον περασμένο μήνα, τα οποία είναι πλέον διαθέσιμα ως διαδικτυακές προεκτυπώσεις.
«Ο καθορισμός της απόστασης είναι μια θεμελιώδης πρόκληση της αστρονομίας», δήλωσε ο Eisenstein. «Βλέπεις κάτι στον ουρανό - πόσο μακριά είναι; Μόλις ξέρετε πόσο μακριά είναι, η εκμάθηση οτιδήποτε άλλο σχετικά είναι ξαφνικά πολύ πιο εύκολη. "
Όσον αφορά τη μέτρηση αποστάσεων στο διάστημα, οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει πολλές μεθόδους. Η μέτρηση αποστάσεων σε πλανήτες έχει επιτευχθεί με τη χρήση ραντάρ, αλλά έχει τους περιορισμούς του και η μετάβαση στο διάστημα σημαίνει μια λιγότερο άμεση μέθοδο. Παρόλο που έχουν αποδειχθεί εκπληκτικά ακριβείς, εξακολουθεί να υπάρχει ένας παράγοντας αβεβαιότητας - ένας που εκφράζεται ως ποσοστό. Για παράδειγμα, εάν επρόκειτο να μετρήσετε την απόσταση από ένα αντικείμενο 200 μίλια μακριά σε μια πραγματική τιμή 2 μιλίων, τότε έχετε μετρήσει με ακρίβεια 1%. Κοσμικά μιλώντας, μόνο μερικές εκατοντάδες αστέρια και μια χούφτα συστάδων αστεριών είναι στην πραγματικότητα αρκετά κοντά για να έχουν τόσο ακριβείς προβλέψεις των αποστάσεων τους. Διαμένουν στον Γαλαξία μας και απέχουν μόλις μερικές χιλιάδες έτη φωτός. Το BOSS το φτάνει στο άκρο ... οι μετρήσεις του ξεπερνούν πολύ τα γαλαξιακά μας όρια, περισσότερο από ένα εκατομμύριο φορές πιο πέρα, και χαρτογραφούν το Σύμπαν με απαράμιλλη ακρίβεια.
Χάρη σε αυτές τις νέες, ακριβείς μετρήσεις απόστασης, οι αστρονόμοι της BOSS σημειώνουν πρόοδο στον τομέα της σκοτεινής ενέργειας. «Δεν καταλαβαίνουμε ακόμη τι είναι η σκοτεινή ενέργεια», εξήγησε ο Eisenstein, «αλλά μπορούμε να μετρήσουμε τις ιδιότητές της. Στη συνέχεια, συγκρίνουμε αυτές τις αξίες με αυτές που περιμένουμε, δεδομένης της τρέχουσας κατανόησης του σύμπαντος. Όσο καλύτερες είναι οι μετρήσεις μας, τόσο περισσότερο μπορούμε να μάθουμε. "
Πώς γίνεται; Η επίτευξη μέτρησης ενός τοις εκατό σε έξι δισεκατομμύρια έτη φωτός δεν είναι τόσο εύκολη όσο η μέτρηση ενός αντικειμένου ηλιακού συστήματος ή ακόμη και ενός περιεχομένου μέσα στον γαλαξία μας. Εκεί μπαίνει το BOSS. Είναι το μεγαλύτερο από τα τέσσερα έργα που απαρτίζουν το Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) και κατασκευάστηκε για να επωφεληθεί από αυτήν την τεχνική: μέτρηση των λεγόμενων «baryon ακουστικών ταλαντώσεων» (BAOs), λεπτές περιοδικές κυματισμοί η κατανομή των γαλαξιών στον Κόσμο. Αυτοί οι κυματισμοί είναι η υπογραφή των κυμάτων πίεσης που κάποτε κρουαζιέρησαν το πρώιμο Σύμπαν σε μια εποχή που τα πράγματα ήταν τόσο ζεστά και πυκνά που τα φωτόνια βαδίζονταν μαζί με τα βαρυόνια - το υλικό που δημιουργεί τους πυρήνες των ατόμων. Δεδομένου ότι το μέγεθος του κυματισμού είναι γνωστό, αυτό το μέγεθος μπορεί τώρα να μετρηθεί με χαρτογράφηση γαλαξιών.
«Με αυτές τις μετρήσεις του γαλαξία, η φύση μας έδωσε έναν όμορφο χάρακα», δήλωσε ο Ashley Ross, αστρονόμος από το Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ. «Ο χάρακας έχει μήκος μισό δισεκατομμύριο έτη φωτός, οπότε μπορούμε να τον χρησιμοποιήσουμε για να μετρήσουμε τις αποστάσεις με ακρίβεια, ακόμη και από πολύ μακριά.
Χρησιμοποιώντας την εξειδικευμένη οργάνωση που μπορεί να κάνει λεπτομερείς μετρήσεις χίλιων γαλαξιών κάθε φορά, το BOSS ανέλαβε μια τεράστια πρόκληση - χαρτογράφηση της θέσης περισσότερων από ενός εκατομμυρίου γαλαξιών. «Σε μια καθαρή νύχτα όταν όλα πάνε τέλεια, μπορούμε να προσθέσουμε περισσότερους από 8000 γαλαξίες και κβάζαρ στον χάρτη», δήλωσε ο Kaike Pan, ο οποίος ηγείται της ομάδας παρατηρητών στο τηλεσκόπιο 2,5 μέτρων του SDSS-III στο Sloan Foundation στο Παρατηρητήριο Apache Point στο Νέο Μεξικό.
Παρόλο που η ερευνητική ομάδα της BOSS παρουσίασε τους πρώτους χάρτες του γαλαξία και ξεκίνησε τις μετρήσεις BAO πριν από ένα χρόνο, αυτά τα νέα δεδομένα καλύπτουν διπλάσια περιοχή και δίνει μια ακόμη πιο ακριβή μέτρηση - συμπεριλαμβανομένων εκείνων στους κοντινούς γαλαξίες. «Η πραγματοποίηση αυτών των μετρήσεων σε δύο διαφορετικές αποστάσεις μας επιτρέπει να δούμε πώς έχει αλλάξει η επέκταση του σύμπαντος με την πάροδο του χρόνου, κάτι που θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε γιατί επιταχύνεται», εξήγησε η αστρονόμος του Πανεπιστημίου του Πόρτσμουθ, Ρίτα Τοτζέιρο, η οποία συμπροεδρεύει την ομαδοποίηση γαλαξιών BOSS. ομάδα εργασίας μαζί με τον Jeremy Tinker του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης.
Επίσης, κάνει παρόμοια μελέτη και η Μαριάνα Βάργκας-Μαγκάνα, μεταδιδακτορική ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon. Για να επιτρέψει ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια, εξετάζει τυχόν λεπτές επιδράσεις που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις BOSS. «Όταν προσπαθείτε να φτάσετε το ένα τοις εκατό, πρέπει να είστε παρανοϊκοί για όλα όσα θα μπορούσαν να πάνε λίγο λάθος», δήλωσε ο Vargas-Magana - για παράδειγμα, οι μικρές διαφορές στον τρόπο με τον οποίο εντοπίστηκαν οι γαλαξίες θα μπορούσαν να έχουν ρίξει ολόκληρη τη μέτρηση των διανομή, έτσι διαφορετικά μέρη του ουρανού έπρεπε να ελεγχθούν προσεκτικά. «Ευτυχώς», είπε ο Βάργκας-Μαγκάνα, «υπάρχουν πολλοί προσεκτικοί άνθρωποι στην ομάδα μας για να ελέγξουν τις υποθέσεις μας. Μέχρι να είναι όλοι ικανοποιημένοι, είμαστε σίγουροι ότι δεν χάσαμε τίποτα. "
Από σήμερα, αυτά τα νέα ευρήματα BOSS φαίνεται να είναι σύμφωνα με αυτό που θεωρούμε ως μορφή σκοτεινής ενέργειας - μια σταθερά που βρίσκεται σε όλη την ιστορία του Σύμπαντος. Σύμφωνα με το δελτίο τύπου, αυτή η «κοσμολογική σταθερά» είναι ένας από τους έξι μόνο αριθμούς που απαιτούνται για τη δημιουργία ενός μοντέλου που συμπίπτει με την κλίμακα και τη δομή του Σύμπαντος. Ο Schlegel συγκρίνει αυτό το εξαψήφιο μοντέλο με ένα τζάμι, το οποίο στερεώνεται στη θέση του με μπουλόνια που αντιπροσωπεύουν διαφορετικές μετρήσεις της ιστορίας του Σύμπαντος. «Το BOSS έχει τώρα ένα από τα πιο στενά από αυτά τα μπουλόνια, και μόλις του δώσαμε άλλη μισή στροφή», δήλωσε ο Schlegel. "Κάθε φορά που αυξάνετε την ένταση και το γυαλί δεν σπάει, αυτό είναι επιτυχία του μοντέλου."
Πρωτότυπη ιστορία Πηγή: Δελτίο ειδήσεων Sloan Digital Sky Survey III. Για περαιτέρω ανάγνωση: Δελτίο ειδήσεων Max Planck Institute.
