Et nyt kort over universet - baseret på observationer af 1,2 millioner galakser - bekræfter kosmologers teorier om galaksernes web, der udgør vores univers som helhed.
Se større. | Dette er en skive gennem et nyt kort over universets storskala struktur. Dette billede indeholder 48.741 galakser, ca. 3% af det fulde datasæt, der bruges til at oprette hele kortet. Grå pletter er små regioner uden undersøgelsesdata. Billede via Daniel Eisenstein og SDSS-III.
Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) har frigivet nye data i form af det hittil største tredimensionelle kort over vores univers. Det er et kort over 1,2 millioner galakser over en fjerdedel af himlen og over et rumfang på 650 kubik milliarder lysår. Hundreder af forskere arbejdede sammen i 10 år for at skabe dette kort over galaksernes kosmiske bane og bruge dets data til at udføre en af de mest præcise målinger endnu mørk energi, den mystiske kraft, der forårsager en accelererende udvidelse af vores univers. En samling papirer, der beskriver disse resultater, blev sendt denne uge (14. juli 2016) til Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.
Jose Vazquez fra Brookhaven National Laboratory, en videnskabsmand involveret i arbejdet, hvis rolle var at søge efter bevis for uforklarlige fysiske fænomener i resultaterne sagde han ikke noget. Han kommenterede i en erklæring fra SDSS-III:
Vores seneste resultater binder sig sammen til et rent kosmologisk billede og giver styrke til den kosmologiske standardmodel, der er fremkommet i løbet af de sidste 18 år.
Med andre ord, de nuværende teorier om kosmologer - som giver os vores billede af universet på de størst mulige skalaer - lever godt og godt.
Før vi fortsætter, skal du se på billedet ovenfor og tage et øjeblik til at tænke på universet som helhed, som moderne teorier beskriver det. Hver prik i billedet øverst viser positionen for en galakse. Billedet dækker ca. 1/20 af himlen, en skive af universet 6 milliarder lysår bredt (således ser vi nogle af disse galakser 6 milliarder år ind i fortiden), 4,5 milliarder lysår høje og 500 millioner lys- år tyk.
Farve angiver afstanden fra Jorden, der spænder fra gul på den nære side af skiven til lilla på ydersiden.
Bemærk, at prikkerne - galakserne - er stærkt samlet. Delikat klynger som dette er et vigtigt træk i moderne kosmologiske teorier, der beskriver universet som et stort kosmisk web, hvis filamenter indeholder enorme galakse-superklynger, med hulrum imellem. Moderne kosmologer mener, at hele denne struktur, strukturen i vores univers som helhed, blev podet i den første brøkdel af et sekund efter Big Bang.
Se større. | Dette er et afsnit af det 3-dimensionelle kort konstrueret af BOSS. Rektanglet til venstre viser en udskæring på 1000 kvadrat grader på himlen, der indeholder næsten 120.000 galakser, eller ca. 10% af den samlede undersøgelse. De spektroskopiske målinger af hver galakse - hver prik i den udskæring - omdanner det to-dimensionelle billede til et 3-dimensionelt kort. Billede via Jeremy Tinker og SDSS-III.
Taget som en helhed hjælper det nye kort med at afsløre det enorme omfang af vores univers, der menes at indeholde mere end 100 milliarder galakser. Hvordan studerer moderne kosmologer et så stort univers?
Her er en måde. Målinger, der leverer data om galakserne på det nye kort, blev udført af Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) -programmet fra SDSS-III. Dette program kortlægger fordelingen af galakser ved at detektere im af baryon akustiske svingninger i det tidlige univers. BOSS-webstedet forklarer:
Lydbølger, der forplantes i det tidlige univers, som at sprede krusninger i en dam, im en karakteristisk skala på kosmiske mikrobølgebaggrundsvingninger. Disse udsving har udviklet sig til nutidens vægge og hulrum i galakser, hvilket betyder, at denne baryons akustiske svingningsskala (BAO)… er synlig blandt galakser i dag.
SDSS-III-erklæringen forklarede, hvordan disse observationer blev brugt i analysen af data fra det nye kort:
Formet af en kontinuerlig trækning mellem mørk materie og mørk energi giver kortet, der er afsløret af BOSS, astronomer til at måle universets ekspansionshastighed og dermed bestemme mængden af mørk stof og mørk energi ...
Kunstnerens illustration af begrebet akustiske baryon-svingninger, som er afbildet i det tidlige univers og stadig kan ses i dag i galakseundersøgelser som BOSS. Billede via Chris Blake og Sam Moorfield / BOSS.
Jeremy Tinker fra New York University, en medleder af det videnskabelige team, sagde:
Dette kort har gjort det muligt for os at foretage de bedste målinger endnu af virkningerne af mørk energi i universets udvidelse. Vi stiller vores resultater og kort til rådighed for verden.
Rita Tojeiro fra University of St. Andrews er den anden medleder i BOSS galakse-gruppearbejdsgruppen sammen med Tinker. Hun kommenterede:
Hvis vi skulle skalere volumen af vores undersøgelse til en terning 1 mil på hver side, ville den synlige del af en individuel galakse være ca. 1 millimeter på tværs. Vores udfordring i analysen af dette kort svarede til måling af afstanden mellem alle par af galakser adskilt med 100 yards i en kubik kilometer plads!