Credit imagine: SDSS
De la descoperirea în urmă cu câțiva ani a unei forțe misterioase, numită energie întunecată, care pare să accelereze Universul, astronomii au căutat dovezi suplimentare pentru a susține sau a reduce această teorie. Astronomii din Sloan Digital Sky Survey au descoperit fluctuații ale radiațiilor cosmice de fundal care se potrivesc cu influența repulsivă a energiei întunecate.
Oamenii de știință din Sloan Digital Sky Survey au anunțat descoperirea unor dovezi fizice independente pentru existența energiei întunecate.
Cercetătorii au descoperit o amprentă a energiei întunecate corelând milioane de galaxii în Sloan Digital Sky Survey (SDSS) și hărțile cosmice ale temperaturii de fundal cu microunde din sonda Anisotropiei cu microunde Wilkinson a NASA (WMAP). Cercetătorii au descoperit „umbra” energiei întunecate asupra radiației cosmice antice, o relicvă a radiațiilor răcite din Big Bang.
Prin combinarea rezultatelor acestor două mari sondaje cer, această descoperire oferă dovezi fizice pentru existența energiei întunecate; un rezultat care completează lucrările anterioare privind accelerarea universului, măsurată de la supernovele îndepărtate. Observații din baloane Observații ale radiațiilor extrapalactice și milimetrice milimetrice (BOOMERANG) ale fundalului cu microunde cosmice (CMB) au fost, de asemenea, o parte a descoperirilor anterioare.
Energia întunecată, o componentă majoră a universului și unul dintre cele mai mari conundrums din știință, este respingătoare gravitațional, mai degrabă decât atractivă. Acest lucru face ca expansiunea universului să se accelereze, spre deosebire de atracția de materie obișnuită (și întunecată), ceea ce l-ar face să decelereze.
„Într-un univers plat, efectul pe care îl observăm se produce numai dacă aveți un univers cu energie întunecată”, a explicat cercetătorul principal, Ryan Scranton, al departamentului de fizică și astronomie al Universității din Pittsburgh. „Dacă universul ar fi compus doar din materie și încă plat, acest efect nu ar exista.”
„Întrucât fotonii din fundalul cu microunde cosmic (CMB) călătoresc către noi de la 380.000 de ani de la Big Bang, ei pot experimenta o serie de procese fizice, inclusiv efectul Sachs-Wolfe integrat. Acest efect este o amprentă sau umbră a energiei întunecate pe microunde. Efectul măsoară, de asemenea, modificările de temperatură ale fundalului microundelor cosmice datorită efectelor gravitației asupra energiei fotonilor ”, a adăugat Scranton.
Descoperirea este „o detectare fizică a energiei întunecate și foarte complementară cu alte detectări ale energiei întunecate”, a adăugat dr. Bob Nichol, colaborator SDSS și profesor asociat de fizică la Universitatea Carnegie Mellon din Pittsburgh. Nichol a asemănat efectul integrat Sachs-Wolfe cu a privi o persoană care stă în fața unei ferestre însorite: „Tu doar vezi conturul și le poți recunoaște doar din aceste informații. De asemenea, semnalul pe care îl vedem are conturul (sau umbra) corect pe care l-am fi așteptat pentru energia întunecată ”, a spus Nichol.
„În special culoarea semnalului este aceeași cu culoarea fundalului microundelor cosmice, dovedind că este de origine cosmologică și nu o contaminare enervantă”, a adăugat Nichol.
„Această lucrare oferă o confirmare fizică că este nevoie de energie întunecată pentru a explica simultan atât datele CMB cât și SDSS, independent de munca supernovelor. Astfel de verificări încrucișate sunt vitale în știință ”, a adăugat Jim Gunn, om de știință al proiectului SDSS și profesor de astronomie la Universitatea Princeton.
Dr. Andrew Connolly de la Universitatea din Pittsburgh a explicat că fotonii care curg din fundalul microundelor cosmice trec prin multe concentrații de galaxii și materie întunecată. Pe măsură ce cad într-un puț gravitațional, câștigă energie (la fel ca o minge care se rostogolește pe un deal). Pe măsură ce ies, pierd energie (din nou, ca o minge care se învârte pe un deal). Imaginile fotografice ale microundelor devin mai albastre (adică mai energice) pe măsură ce se încadrează spre aceste concentrații de superclusori și apoi devin mai roșii (adică mai puțin energice) pe măsură ce se îndepărtează de ele.
„Într-un univers format mai ales din materie normală, ne-am putea aștepta ca efectul net al schimbărilor roșii și albastre să se anuleze. Cu toate acestea, în ultimii ani constatăm că majoritatea lucrurilor din universul nostru sunt anormale prin faptul că este respingător gravitațional, mai degrabă decât atractiv gravitațional ”, a explicat Albert Stebbins, un om de știință al NASA / Fermilab Astrophysics Center Fermi National Accelerator Laboratory, un SDSS colaborator instituţie. „Acest lucru anormal pe care îl numim energie întunecată”.
Colaboratorul SDSS Connolly a spus dacă adâncimea putului gravitațional scade în timp ce fotonul călătorește prin acesta, atunci fotonul ar ieși cu ceva mai multă energie. „Dacă acest lucru ar fi adevărat, ne-am aștepta să vedem că temperatura de fundal a microundelor cosmice este puțin mai caldă în regiunile cu mai multe galaxii. Aceasta este exact ceea ce am găsit. ”
Stebbins a adăugat că schimbarea energetică netă preconizată de la o concentrație unică de masă este mai mică de o parte dintr-un milion, iar cercetătorii au fost nevoiți să se uite la un număr mare de galaxii înainte de a se putea aștepta să vadă efectul. El a spus că rezultatele confirmă faptul că energia întunecată există în concentrații de masă relativ mici: doar 100 de milioane de ani-lumină în care efectele observate anterior energia întunecată au fost pe o scară de 10 miliarde de ani-lumină. Un aspect unic al datelor SDSS este capacitatea sa de a măsura cu exactitate distanțele la toate galaxiile din analiza fotografică a redshift-urilor lor fotometrice. "Prin urmare, putem urmări cum crește amprenta acestui efect asupra CMB ca o funcție a epocii universului", a spus Connolly. „În cele din urmă, am putea fi în măsură să determinăm natura energiei întunecate în urma unor măsurători ca acestea, deși acesta va fi puțin în viitor.”
„Pentru a trage concluzia că energia întunecată există, trebuie doar să presupunem că universul nu este curbat. După ce rezultatele sondei cu anisotropie cu microunde Wilkinson au apărut (în februarie 2003), aceasta este o presupunere bine acceptată ", a explicat Scranton. „Este extrem de interesant. Nu știam dacă putem primi un semnal, așa că am petrecut mult timp testând datele împotriva contaminării din galaxia noastră sau din alte surse. Faptul că rezultatele au ieșit la fel de puternic, au fost extrem de satisfăcătoare. ”
Descoperirile au fost făcute în 3.400 de grade pătrate ale cerului cercetat de SDSS.
„Această combinație de microunde spațiale și date optice bazate pe sol ne-a oferit această nouă fereastră în proprietățile energiei întunecate”, a spus David Spergel, cosmolog al Universității Princeton și membru al echipei de știință WMAP. „Prin combinarea datelor WMAP și SDSS, Scranton și colaboratorii săi au arătat că energia întunecată, oricare ar fi ea, este ceva care nu este atras de gravitație, chiar și pe scările mari probate de Sloan Digital Sky Survey.
„Acesta este un indiciu important pentru fizicienii care încearcă să înțeleagă energia misterioasă a întunericului”, a adăugat Spergel.
Pe lângă anchetatorii principali Scranton, Connolly, Nichol și Stebbins, Istavan Szapudi de la Universitatea Hawaii a contribuit la cercetare. Alții implicați în analiză includ Niayesh Afshordi de la Universitatea Princeton, Max Tegmark de la Universitatea Pennsylvania și Daniel Eisenstein de la Universitatea din Arizona.
DESPRE SONDAJUL SKY DIGITAL DIGITAL (SDSS)
Sloan Digital Sky Survey (sdss.org) va cartografia detaliat un sfert din întregul cer, determinând pozițiile și luminozitatea absolută a 100 de milioane de obiecte cerești. De asemenea, va măsura distanțele până la mai mult de un milion de galaxii și quasari. Consorțiul de cercetare astrofizică (ARC) operează Observatorul Apache Point, site-ul telescoapelor SDSS.
SDSS este un proiect comun al Universității din Chicago, Fermilab, Institutului pentru Studii Avansate, Grupului de participare din Japonia, Universității Johns Hopkins, Laboratorului Național Los Alamos, Max-Planck-Institute for Astronomy (MPIA), Max- Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, Universitatea din Pittsburgh, Universitatea Princeton, Observatorul Naval al Statelor Unite și Universitatea din Washington.
Finanțarea proiectului a fost asigurată de Fundația Alfred P. Sloan, Instituțiile participante, Administrația Națională de Aeronautică și Spațiu, Fundația Națională de Științe, Departamentul de Energie al SUA, Monbukagakusho japonez și Societatea Max Planck.
WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP) este o misiune NASA construită în parteneriat cu Universitatea Princeton și Goddard Space Flight Center pentru a măsura temperatura radiației cosmice de fond, căldura rămasă din Big Bang. Misiunea WMAP dezvăluie condiții așa cum au existat în universul timpuriu, prin măsurarea proprietăților radiației cosmice de fundal cu microunde pe cerul complet. (Http://map.gsfc.nasa.gov)
Sursa originală: Comunicat de știri SDSS
