Când vine vorba de precizie, toată lumea se străduiește pentru o sută la sută, dar măsurarea distanțelor cosmice lasă puțin mai mult la întâmplare. În urmă cu doar câteva zile, cercetătorii de la Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) au anunțat lumii că au reușit să măsoare distanța față de galaxiile situate la mai mult de șase miliarde de ani lumină până la un nivel de încredere de doar un procent. Dacă acest anunț nu pare interesant, atunci gândiți-vă ce înseamnă pentru alte studii. Aceste noi măsurători oferă un parametru proprietăților omniprezente „energie întunecată” - sursa de expansiune universală.
„Nu există multe lucruri în viața noastră de zi cu zi pe care le știm cu exactitate de la un procent”, a declarat David Schlegel, fizician la Lawrence Berkeley Laboratorul Național (LBNL) și investigatorul principal al BOSS. „Acum știu mai bine dimensiunea universului decât știu dimensiunea casei mele.”
Descoperirile echipei de cercetare au fost prezentate la întâlnirea American Astronomical Society de către astronomul Universității Harvard Daniel Eisenstein, directorul Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), organizația mondială care include BOSS. Acestea sunt detaliate într-o serie de articole trimise revistelor prin colaborarea BOSS luna trecută, toate fiind disponibile acum ca imprimeuri online.
„Determinarea distanței este o provocare fundamentală a astronomiei”, a spus Eisenstein. „Vedeți ceva pe cer - cât de departe este? După ce știi cât de departe este, să înveți orice altceva despre el este brusc mult mai ușor. "
Când vine vorba de măsurarea distanțelor în spațiu, astronomii au folosit multe metode. Măsurarea distanțelor față de planete s-a realizat folosind radar, dar are constrângerile sale și a merge mai departe în spațiu înseamnă o metodă mai puțin directă. Chiar dacă s-au dovedit a fi uimitor de exacte, există încă un factor de incertitudine implicat - unul care este exprimat în procente. De exemplu, dacă ați măsura distanța de la un obiect la 200 de mile până la o valoare adevărată de 2 mile, atunci ați măsurat cu o precizie de 1%. Cosmic vorbind, doar câteva sute de stele și o mână de grupuri de stele sunt de fapt suficient de aproape pentru a avea distanțele lor atât de precise. Ei locuiesc pe Calea Lactee și sunt la doar câteva mii de ani-lumină. BOSS o duce la extremă ... măsurătorile sale depășesc cu mult peste granițele noastre galactice, de peste un milion de ori mai departe și cartografiează Universul cu o precizie inegalabilă.
Datorită acestor noi măsurători de distanță foarte precise, astronomii BOSS fac progrese în domeniul energiei întunecate. „Încă nu înțelegem ce este energia întunecată”, a explicat Eisenstein, „dar îi putem măsura proprietățile. Apoi, comparăm acele valori cu ceea ce ne așteptăm să fie, având în vedere înțelegerea noastră actuală despre univers. Cu cât măsurătorile noastre sunt mai bune, cu atât putem învăța mai mult. ”
Cum se face? A realiza o măsurare de un procent la șase miliarde de ani-lumină nu este la fel de ușor ca măsurarea unui obiect al sistemului solar sau chiar a unui conținut în galaxia noastră. Acolo intră în joc BOSS. Este cel mai mare dintre cele patru proiecte care alcătuiesc Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) și a fost construit pentru a profita de această tehnică: măsurarea așa-numitelor „oscilații acustice baryon” (BAOs), ondulări periodice subtile în distribuția galaxiilor în cosmos. Aceste ondulări sunt semnătura undelor de presiune care au trecut pe vremea Universului timpuriu, într-un moment în care lucrurile erau atât de fierbinți și de dense, încât fotonii mărșăluiau împreună cu barionii - chestii care creează nucleele de atomi. Deoarece dimensiunea ondulării este cunoscută, această dimensiune poate fi măsurată acum prin cartografierea galaxiilor.
„Cu aceste măsurători de galaxie, natura ne-a oferit un conducător frumos”, a spus Ashley Ross, un astronom de la Universitatea din Portsmouth. „Domnitorul se întâmplă să dureze jumătate de miliard de ani-lumină, așa că îl putem folosi pentru a măsura distanțele exact, chiar și de foarte departe.
Folosind instrumentele sale specializate care pot face măsurători detaliate ale unei mii de galaxii simultan, BOSS a luat o provocare uriașă - cartografierea locației a mai mult de un milion de galaxii. "Într-o noapte senină, când totul merge perfect, putem adăuga peste 8000 de galaxii și quasari pe hartă", a spus Kaike Pan, care conduce echipa de observatori la Sloan Fundația Sloan a 2,5 metri de 2,5 metri la Observatorul Apache Point din Noul Mexic.
Deși echipa de cercetare BOSS a prezentat hărțile de galaxie timpurie și a început măsurătorile BAO cu un an în urmă, aceste noi date acoperă de două ori mai mult teritoriul și oferă o măsurare și mai exactă - inclusiv cele din galaxiile din apropiere. „Efectuarea acestor măsurători la două distanțe diferite ne permite să vedem cum s-a schimbat expansiunea universului de-a lungul timpului, ceea ce ne va ajuta să înțelegem de ce se accelerează”, a explicat Rita Tojeiro, astronomul Universității din Portsmouth, care co-prezidează clusteringul galaxiei BOSS. grup de lucru împreună cu Jeremy Tinker de la Universitatea New York.
De asemenea, face un studiu similar Mariana Vargas-Magana, cercetătoare postdoctorală la Universitatea Carnegie Mellon. Pentru a permite și mai multă precizie, ea examinează orice efecte subtile care ar putea influența măsurătorile BOSS. „Când încercați să atingeți un procent, trebuie să fiți paranoici cu privire la tot ceea ce ar putea merge chiar ușor greșit”, a spus Vargas-Magana - de exemplu, mici diferențe în modul în care galaxiile au fost identificate ar fi putut arunca întreaga măsurare a lor distribuție, deci diferite părți ale cerului trebuiau verificate cu atenție. „Din fericire”, a spus Vargas-Magana, „există o mulțime de oameni atenți în echipa noastră care să ne verifice presupunerile. În momentul în care toți sunt mulțumiți, suntem siguri că nu am ratat nimic. ”
În prezent, aceste noi descoperiri ale BOSS par să fie în concordanță cu ceea ce considerăm a fi o formă de energie întunecată - o constantă găsită de-a lungul istoriei Universului. Conform comunicatului de presă, această „constantă cosmologică” este unul din doar șase numere necesare pentru a crea un model care coincide cu scara și structura Universului. Schlegel compară acest model cu șase numere cu o fereastră de sticlă, care este fixată pe loc de șuruburi care reprezintă măsurători diferite ale istoriei Universului. „BOSS are acum unul dintre cele mai strânse dintre aceste șuruburi, iar noi i-am dat încă o jumătate de tură”, a spus Schlegel. „De fiecare dată când rătăciți tensiunea și sticla nu se sparge, acesta este un succes al modelului.”
Sursă originală: Sloan Digital Sky Survey III Comunicat de presă. Pentru mai multe lecturi: Comunicat de presă al Institutului Max Planck.
