Когда дело доходит до точности, все стремятся на сто процентов, но измерение космических расстояний оставляет немного больше шансов. Всего несколько дней назад исследователи из спектроскопического исследования колебаний бариона (BOSS) объявили миру, что им удалось измерить расстояние до галактик, расположенных на расстоянии более шести миллиардов световых лет, с уровнем достоверности всего один процент. Если это объявление не кажется захватывающим, подумайте, что это значит для других исследований. Эти новые измерения дают параметр свойствам повсеместной «темной энергии» - источника универсального расширения.
«В нашей повседневной жизни не так много вещей, которые мы знаем с точностью до одного процента», - сказал Дэвид Шлегель, физик из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL) и главный исследователь BOSS. «Теперь я знаю размер вселенной лучше, чем размер моего дома».
Выводы исследовательской группы были представлены на заседании Американского астрономического общества астрономом Гарвардского университета Даниэлем Эйзенштейном, директором Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), всемирной организации, в которую входит BOSS. Они подробно изложены в серии статей, представленных в журналы сотрудниками BOSS в прошлом месяце, и все они теперь доступны в виде онлайн-препринтов.
«Определение расстояния является фундаментальной задачей астрономии», - сказал Эйзенштейн. «Вы видите что-то в небе - как далеко это? Как только вы узнаете, насколько это далеко, узнать все остальное об этом вдруг станет намного проще ».
Когда дело доходит до измерения расстояний в космосе, астрономы используют много методов. Измерение расстояний до планет было выполнено с помощью радара, но у него есть свои ограничения, и уход в космос означает менее прямой метод. Несмотря на то, что они оказались удивительно точными, все еще присутствует фактор неопределенности, который выражается в процентах. Например, если вы должны были измерить расстояние от объекта в 200 милях с точностью до истинного значения в 2 мили, то вы измерили с точностью до 1%. Космически говоря, всего несколько сотен звезд и горстка звездных скоплений на самом деле достаточно близки, чтобы их расстояния были так точно предсказаны. Они находятся в Млечном Пути и находятся всего в нескольких тысячах световых лет от нас. BOSS доводит его до крайности ... его измерения выходят далеко за пределы наших галактических границ, более чем в миллион раз дальше, и отображают Вселенную с беспрецедентной точностью.
Благодаря этим новым, высокоточным измерениям расстояния, астрономы BOSS достигли прогресса в области темной энергии. «Мы еще не понимаем, что такое темная энергия, - объяснил Эйзенштейн, - но мы можем измерить ее свойства. Затем мы сравниваем эти ценности с тем, что мы ожидаем, учитывая наше текущее понимание вселенной. Чем лучше наши измерения, тем больше мы можем узнать ».
Как это сделать? Достичь измерения в один процент за шесть миллиардов световых лет не так просто, как измерить объект солнечной системы или даже объект, находящийся в нашей галактике. Вот где в игру вступает БОСС. Это самый крупный из четырех проектов, составляющих Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), и был разработан для использования этой технологии: измерения так называемых «барионных акустических колебаний» (BAO), тонких периодических пульсаций в Распределение галактик в космосе. Эта рябь является признаком волн давления, которые когда-то путешествовали по ранней Вселенной в то время, когда вещи были настолько горячими и плотными, что фотоны шли вместе с барионами - материалом, который создает ядра атомов. Поскольку размер пульсации известен, этот размер теперь может быть измерен путем картирования галактик.
«Благодаря этим измерениям галактики природа дала нам прекрасного правителя», - сказала Эшли Росс, астроном из Портсмутского университета. «Длина линейки составляет полмиллиарда световых лет, поэтому мы можем использовать ее для точного измерения расстояний даже из очень далекого пространства.
Используя специализированное измерительное оборудование, которое может выполнять детальные измерения тысячи галактик одновременно, BOSS взял на себя огромную задачу - составить карту местоположения более миллиона галактик. «Ясной ночью, когда все идет идеально, мы можем добавить к карте более 8000 галактик и квазаров», - сказал Кайке Пан, который возглавляет группу наблюдателей на 2,5-метровом телескопе Sloan Foundation SDSS-III в обсерватории Apache Point в Нью-Мексико.
Хотя исследовательская группа BOSS представила свои ранние карты галактик и начала измерения BAO год назад, эти новые данные охватывают в два раза большую территорию и дают еще более точные измерения, в том числе для близлежащих галактик. «Выполнение этих измерений на двух разных расстояниях позволяет нам увидеть, как расширение Вселенной менялось с течением времени, что поможет нам понять, почему оно ускоряется», - объяснила астроном из Портсмутского университета Рита Тоджейро, которая является сопредседателем скопления галактик BOSS. рабочая группа вместе с Джереми Тинкером из Нью-Йоркского университета.
Также проводит аналогичное исследование Мариана Варгас-Магана, научный сотрудник Университета Карнеги-Меллона. Чтобы обеспечить еще большую точность, она изучает любые тонкие эффекты, которые могут повлиять на измерения BOSS. «Когда вы пытаетесь достичь одного процента, вы должны быть параноиком по поводу всего, что может пойти даже немного не так», - сказал Варгас-Магана - например, небольшие различия в том, как были идентифицированы галактики, могли бы отбросить все измерения их распределение, поэтому разные части неба должны были быть тщательно проверены. «К счастью, - сказал Варгас-Магана, - в нашей команде достаточно внимательных людей, чтобы проверить наши предположения. К тому времени, когда все они удовлетворены, мы уверены, что ничего не пропустили ».
В настоящее время эти новые находки БОСС, по-видимому, согласуются с тем, что мы считаем формой темной энергии - постоянной, найденной на протяжении всей истории Вселенной. Согласно пресс-релизу, эта «космологическая постоянная» является одним из шести чисел, необходимых для создания модели, которая совпадает с масштабом и структурой Вселенной. Шлегель сравнивает эту модель с шестью числами со стеклянной панелью, которая прикреплена болтами, которые представляют различные измерения истории Вселенной. «У BOSS теперь один из самых крепких болтов, и мы просто дали ему еще пол-оборота», - сказал Шлегель. «Каждый раз, когда вы усиливаете напряжение, а стекло не разбивается, это успех модели».
Оригинальная история Источник: Слоан Digital Sky Survey III Выпуск новостей. Для дальнейшего чтения: пресс-релиз Института Макса Планка.
