Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 19.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Тёмная энергия измерена посредством карты распределения 1.2 миллиона галактик

Тёмная энергия измерена посредством карты распределения 1.2 миллиона галактик
shortstoryf

Команда учёных, состоящая из сотен физиков и астрономов, объявила о создании самой большой из всех, когда-либо смоделированных, трёхмерной карты далёких галактик. Эта работа была проведена для того, чтобы провести одни из самых точных измерений тёмной энергии, которая в настоящее время считается ответственной за ускоренное расширение Вселенной.

«Мы провели пять лет, собирая данные о 1.2 миллиона галактик, находящихся в одной четвёртой части видимого неба, чтобы спланировать и построить структуру Вселенной в объёме 650 кубических миллиардов световых лет. Эта карта позволила нам сделать самые лучшие измерения эффектов тёмной энергии в плане расширения Вселенной. После обработки данных наши результаты и саму карту мы сделаем достоянием всего человечества», — Джереми Тинкер из Нью-Йоркского университета, один из лидеров команды учёных.

Эти измерения были выполнены в рамках программы Спектроскопического обзора барионных осцилляций (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS)), которая является текущей работой Слоановского цифрового небесного обзора III (SDSS III). Созданная карта показывает взаимодействие между тёмной материей и тёмной энергией и позволяет учёным измерить скорость расширения Вселенной и таким образом вычислить, какое количество этих таинственных компонентов присутствует в современной Вселенной. Серия статей на эту тему была выпущена в ежемесячном издании Королевского астрономического общества.

BOSS SDSS Вселенная

Это только одна часть карты крупномасштабной структуры Вселенной, сформированная по данным SDSS и BOSS. Каждая точка на этом изображении указывает положение галактики 6 миллиардов лет назад. Это изображение покрывает 1/20 часть видимого неба, имеет 6 миллиардов световых лет в длину, 4.5 миллиарда световых лет в высоту и 500 миллионов световых в толщину. Цвет указывает на расстояние от Земли, жёлтый — ближайшие, фиолетовый — отдалённые. Видно, что галактики очень сильно сгруппированы, можно различить сверхскопления и войды (пустоты), присутствие которых было предначертано ещё в первые доли секунды после Большого Взрыва. Это изображение содержит 48741 галактику, что приблизительно равно 3 процентам полного набора данных. Серые участки — небольшие области без данных. Источник: Daniel Eisenstein and SDSS-III

Проект BOSS анализирует скорость расширения Вселенной посредством исследования барионных акустических осцилляций (БАО) в трёхмерном распределении галактик. Оригинальный размер и структура БАО определяется  волнами давления, которые проносились сквозь молодую Вселенную вплоть до того момента, когда ей стало 400000 лет (сейчас возраст Вселенной оценивают в 13.8 миллиарда лет). В то время барионные осцилляции стали как бы «заморожены» в распространившейся по космическому пространству материи. Смысл всего этого заключается в том, что у галактик появилась небольшая предрасположенность отстоять от эпицентра уплотнения вещества на характерном расстоянии, которое астрономы называют акустическим масштабом или звуковым горизонтом. Размер этого горизонта 13.7996 миллиарда лет назад был с точностью определён по измерениям микроволнового фона света, излучаемого, когда волны, создающие давление, оставили свой отпечаток в веществе. Как раз исследование распределения галактик с того времени и до наших дней позволяет астрономам понять то, как тёмная материя и тёмная энергия конкурировали между собой, чтобы влиять на скорость расширения Вселенной.

«Мы составили самую большую карту для изучения 95 процентов вселенной, которая является тёмной материей. На ней мы хорошо прослеживаем, что галактики гравитационно притягиваются к другим галактикам тёмной материей. А на намного более широких масштабах мы видим эффект, при котором тёмная материя попросту разрывает Вселенную. Теперь у нас появилась возможность измерить как распределены галактики и звёздные скопления в целом как функция от времени с такой точностью, при которой мы можем проверить общую теорию относительности в космических масштабах», — Дэвид Шлегель из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Другой исследователь из Института внеземной физики имени Макс Планка применил свои знания для того, чтобы оценить точное количество тёмной материи и тёмной энергии по данным BOSS. Дело в том, что измерение звукового горизонта через призму развития Вселенной даёт инструмент, который позволяет непосредственно измерить скорость расширения Вселенной. С помощью этого обзора на том, как сейчас распределены галактики, удалось определить отпечаток воздействия БАО. Исследуемые галактики охватывают диапазон времени от 2 до 7 миллиардов лет назад.

BOSS SDSS Вселенная

Представление двухмерной информации от SDSS-III и BOSS в трёхмерном распределении. Карта охватывает расстояния в миллиарды световых лет и содержит примерно 120000 галактик, что составляет 10 процентов данных обзора. Более яркие области соответствуют областям Вселенной с большим количеством галактик и, как следствие, большим количеством тёмной материи. Источник: Jeremy Tinker and SDSS-III

Чтобы измерить размер этих древних гигантских волн с такой высокой точностью, BOSS должен был составить беспрецедентную и амбициозную карту галактик, во много раз большую, чем во время предыдущих обзоров. В то время, когда эта программа только планировалась, тёмная энергия считалась ответственной за существенное расширение Вселенной, начиная со времени 5 миллиардов лет назад. А BOSS был разработан для того, что исследовать особенности БАО до этого времени (примерно 7 миллионов лет назад) и ближе к нашему времени (2 миллиарда лет назад). Для того, чтобы найти влияние этих осцилляций учёные объединили данные этого обзора с другими с целью поиска любых доказательств необъяснимых физических явлений в результатах.

«Мы наблюдаем удивительную связь между отпечатками звуковой волны, обнаруженными в космическом микроволновом фоне спустя 400000 лет после Большого Взрыва, и распределением галактик от 7 до 12 миллиардов лет спустя. Возможность наблюдать единственный хорошо смоделированный физический эффект эпохи рекомбинации до сегодняшнего дня является большим благом для космологии».

Эта карта также показывает отличительную подпись последовательного движения галактик к областям Вселенной с большим количеством материи из-за большой гравитационной силы. Результаты от обзора BOSS должны обеспечить прочный фундамент для ещё более точных измерений барионных акустических осцилляций в будущем. К запуску готовится проект Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), который будет в состоянии построить подробную 3-мерную карту в объёме пространства, в десять раз большем, чтобы точно охарактеризовать тёмную энергию и в конечном счёте будущее нашей Вселенной.

По информации Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google