Πιστωτική εικόνα: SDSS
Οι αστρονόμοι από την έρευνα Sloan Digital Sky έχουν συγκεντρώσει δεδομένα για να δημιουργήσουν έναν ακριβή τρισδιάστατο χάρτη που περιγράφει λεπτομερώς τα σμήνη των γαλαξιών και της σκοτεινής ύλης. Η ομάδα SDSS - 200 αστρονόμοι σε 13 χώρες - μέτρησε το Σύμπαν ώστε να περιέχει 70% σκοτεινή ενέργεια (μια μυστηριώδης δύναμη που απωθεί τους γαλαξίες), 25% σκοτεινή ύλη και 5% φυσιολογική ύλη.
Οι αστρονόμοι από την έρευνα Sloan Digital Sky Survey (SDSS) έχουν κάνει την πιο ακριβή μέχρι σήμερα μέτρηση της κοσμικής ομαδοποίησης γαλαξιών και σκοτεινής ύλης, βελτιώνοντας την κατανόηση της δομής και της εξέλιξης του Σύμπαντος.
«Από την αρχή του έργου στα τέλη της δεκαετίας του '80, ένας από τους βασικούς μας στόχους ήταν η ακριβής μέτρηση του πώς οι γαλαξίες συσσωρεύονται υπό την επίδραση της βαρύτητας», εξήγησε ο Richard Kron, διευθυντής του SDSS και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο.
Ο εκπρόσωπος του έργου SDSS Michael Strauss από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον και ένας από τους κορυφαίους συγγραφείς της νέας μελέτης ανέλυσε ότι: «Αυτό το μοτίβο ομαδοποίησης κωδικοποιεί πληροφορίες σχετικά με την αόρατη ύλη που τραβάει τους γαλαξίες και για τις διακυμάνσεις των σπόρων που προέκυψαν από το Big Bang»
Τα ευρήματα περιγράφονται σε δύο δημοσιεύσεις που υποβλήθηκαν στο Astrophysical Journal και στο Physical Review D. μπορούν να βρεθούν στον ιστότοπο προτύπων φυσικής, www.arXiv.org, στις 28 Οκτωβρίου.
ΧΑΡΤΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΛΟΓΩΝ
Το κορυφαίο κοσμολογικό μοντέλο επικαλείται μια ταχεία επέκταση του χώρου που είναι γνωστός ως πληθωρισμός που επέτεινε τις μικροσκοπικές κβαντικές διακυμάνσεις στο φλογερό επακόλουθο του Big Bang σε τεράστιες κλίμακες. Αφού τελείωσε ο πληθωρισμός, η βαρύτητα προκάλεσε αυτές τις διακυμάνσεις των σπόρων να αναπτυχθούν στους γαλαξίες και τα μοτίβα ομαδοποίησης των γαλαξιών που παρατηρήθηκαν στο SDSS.
Εικόνες αυτών των διακυμάνσεων των σπόρων κυκλοφόρησαν από τον Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) τον Φεβρουάριο, ο οποίος μέτρησε τις διακυμάνσεις στην ακτινοβολία λειψάνων από το πρώιμο Σύμπαν.
«Έχουμε φτιάξει τον καλύτερο τρισδιάστατο χάρτη του Σύμπαντος μέχρι σήμερα, χαρτογραφώντας πάνω από 200.000 γαλαξίες έως και δύο δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά πάνω από το 6 τοις εκατό του ουρανού», δήλωσε ένας άλλος κύριος συγγραφέας της μελέτης, Michael Blanton από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης. Τα μοτίβα βαρυτικής ομαδοποίησης σε αυτόν τον χάρτη αποκαλύπτουν τη σύνθεση του Σύμπαντος από τα βαρυτικά του αποτελέσματα και, συνδυάζοντας τις μετρήσεις τους με εκείνες από το WMAP, η ομάδα SDSS μέτρησε την κοσμική ύλη να αποτελείται από 70 τοις εκατό σκοτεινή ενέργεια, 25 τοις εκατό σκοτεινή ύλη και πέντε τοις εκατό συνηθισμένη ύλη.
Το SDSS είναι δύο ξεχωριστές έρευνες σε μία: οι γαλαξίες αναγνωρίζονται σε 2D εικόνες (δεξιά) και, στη συνέχεια, καθορίζουν την απόσταση τους από το φάσμα τους για να δημιουργήσουν έναν 2 δισεκατομμύριο φωτισμένους τρισδιάστατους χάρτες (αριστερά) όπου κάθε γαλαξίας εμφανίζεται ως ένα μόνο σημείο, το χρώμα που αντιπροσωπεύει τη φωτεινότητα - αυτό δείχνει μόνο αυτούς τους 66.976 από τους 205.443 γαλαξίες μας στο χάρτη που βρίσκονται κοντά στο επίπεδο του ισημερινού της Γης. (Κάντε κλικ για υψηλή ανάλυση jpg, έκδοση χωρίς γραμμές.)
Διαπίστωσαν ότι τα νετρίνα δεν θα μπορούσαν να αποτελέσουν σημαντικό συστατικό της σκοτεινής ύλης, θέτοντας μεταξύ των ισχυρότερων περιορισμών μέχρι σήμερα στη μάζα τους. Τέλος, η έρευνα SDSS διαπίστωσε ότι τα δεδομένα είναι σύμφωνα με τις λεπτομερείς προβλέψεις του μοντέλου πληθωρισμού.
ΚΟΣΜΙΚΗ ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΗ
Αυτοί οι αριθμοί παρέχουν μια ισχυρή επιβεβαίωση αυτών που αναφέρονται από την ομάδα του WMAP. Η συμπερίληψη των νέων ευρημάτων SDSS συμβάλλει στη βελτίωση της ακρίβειας των μετρήσεων, περισσότερο από το μισό των αβεβαιοτήτων από το WMAP σχετικά με την πυκνότητα κοσμικής ύλης και την παράμετρο Hubble (ο κοσμικός ρυθμός επέκτασης) Επιπλέον, οι νέες μετρήσεις συμφωνούν καλά με τα προηγούμενα αποτελέσματα τελευταίας τεχνολογίας που συνδύασαν το WMAP με την αγγλο-αυστραλιανή 2dF έρευνα γαλαξίας redshift.
«Διαφορετικοί γαλαξίες, διαφορετικά όργανα, διαφορετικοί άνθρωποι και διαφορετική ανάλυση - αλλά τα αποτελέσματα συμφωνούν», λέει ο Max Tegmark από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας, πρώτος συγγραφέας στα δύο άρθρα. «Οι έκτακτοι ισχυρισμοί απαιτούν εξαιρετικές αποδείξεις», λέει ο Tegmark, «αλλά τώρα έχουμε εξαιρετικά στοιχεία για τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια και πρέπει να τα λάβουμε σοβαρά, ανεξάρτητα από το πόσο ενοχλητικά φαίνονται».
Τα νέα αποτελέσματα SDSS (μαύρες κουκκίδες) είναι οι πιο ακριβείς μετρήσεις μέχρι σήμερα για το πώς η πυκνότητα του Σύμπαντος κυμαίνεται από τόπο σε τόπο σε κλίμακες εκατομμυρίων ετών. Αυτές και άλλες κοσμολογικές μετρήσεις συμφωνούν με τη θεωρητική πρόβλεψη (μπλε καμπύλη) για ένα Σύμπαν που αποτελείται από 5% άτομα, 25% σκοτεινή ύλη και 70% σκοτεινή ενέργεια. Όσο μεγαλύτερες είναι οι κλίμακες κατά μέσο όρο, τόσο πιο ομοιόμορφο εμφανίζεται το Σύμπαν. (Κάντε κλικ για υψηλή ανάλυση jpg, χωρίς έκδοση frills.)
«Η πραγματική πρόκληση είναι τώρα να καταλάβουμε ποιες είναι αυτές οι μυστηριώδεις ουσίες», δήλωσε ένας άλλος συγγραφέας, David Weinberg από το Πανεπιστήμιο του Οχάιο.
SDSS ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ
Το SDSS είναι η πιο φιλόδοξη αστρονομική έρευνα που πραγματοποιήθηκε ποτέ, με περισσότερους από 200 αστρονόμους σε 13 ιδρύματα σε όλο τον κόσμο.
«Το SDSS είναι πραγματικά δύο έρευνες σε μία», εξήγησε ο επιστήμονας του έργου James Gunn του Πανεπιστημίου του Πρίνστον. Τις πιο παρθένες νύχτες, το SDSS χρησιμοποιεί μια κάμερα CCD ευρέος πεδίου (που κατασκευάστηκε από τον Gunn και την ομάδα του στο Πανεπιστήμιο Princeton και τον Maki Sekiguchi της ομάδας συμμετοχής της Ιαπωνίας) για να τραβήξει φωτογραφίες του νυχτερινού ουρανού σε πέντε ευρείες ζώνες κυμάτων με στόχο να προσδιορίσει τη θέση και την απόλυτη φωτεινότητα περισσότερων από 100 εκατομμυρίων ουράνιων αντικειμένων στο ένα τέταρτο ολόκληρου του ουρανού. Όταν ολοκληρώθηκε, η κάμερα ήταν η μεγαλύτερη που κατασκευάστηκε ποτέ για αστρονομικούς σκοπούς, συλλέγοντας δεδομένα με ρυθμό 37 gigabyte ανά ώρα.
Τις νύχτες με φως ήπιας κάλυψης νέφους, η κάμερα απεικόνισης αντικαθίσταται με ένα ζευγάρι φασματογράφων (που κατασκευάστηκε από τον Alan Uomoto και την ομάδα του στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins). Χρησιμοποιούν οπτικές ίνες για τη λήψη φασμάτων (και επομένως ερυθρών αλλαγών) 608 αντικειμένων κάθε φορά. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά τηλεσκόπια στα οποία διανέμονται νύχτες μεταξύ πολλών αστρονόμων που πραγματοποιούν μια σειρά επιστημονικών προγραμμάτων, το τηλεσκόπιο SDSS 2,5 μέτρων στο Παρατηρητήριο Apache Point στο Νέο Μεξικό αφιερώνεται αποκλειστικά σε αυτήν την έρευνα, για να λειτουργεί κάθε καθαρή νύχτα για πέντε χρόνια .
Η πρώτη δημόσια δημοσίευση δεδομένων από το SDSS, που ονομάζεται DR1, περιείχε περίπου 15 εκατομμύρια γαλαξίες, με μετρήσεις απόστασης κόκκινης μετατόπισης για περισσότερα από 100.000 από αυτούς. Όλες οι μετρήσεις που χρησιμοποιήθηκαν στα ευρήματα που αναφέρονται εδώ θα αποτελέσουν μέρος της δεύτερης έκδοσης δεδομένων, DR2, η οποία θα διατεθεί στην αστρονομική κοινότητα στις αρχές του 2004.
Ο Στράους είπε ότι το SDSS πλησιάζει το μισό σημείο του στόχου του να μετρήσει ένα εκατομμύριο γαλαξίες και κβάζαρ μετατοπίσεις.
«Ο πραγματικός ενθουσιασμός εδώ είναι ότι οι διαφορετικές αποδείξεις από το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB), τη δομή μεγάλης κλίμακας και άλλες κοσμολογικές παρατηρήσεις μας δίνουν όλοι μια συνεπή εικόνα ενός Σύμπαντος που κυριαρχείται από σκοτεινή ενέργεια και σκοτεινή ύλη», δήλωσε ο Kevork Abazajian του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντών Fermi και του Εθνικού Εργαστηρίου Los Alamos.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Sloan Digital Sky Survey
