Кредит изображения: SDSS
Астрономы из Sloan Digital Sky Survey собрали данные, чтобы построить точную трехмерную карту, которая детализирует скопления галактик и темную материю. Команда SDSS - 200 астрономов в 13 странах - измерила, что во Вселенной содержится 70% темной энергии (таинственная сила, которая отталкивает галактики), 25% темной материи и 5% нормальной материи.
Астрономы из Sloan Digital Sky Survey (SDSS) сделали на сегодняшний день наиболее точные измерения космических скоплений галактик и темной материи, уточнив наше понимание структуры и эволюции Вселенной.
«С самого начала проекта в конце 80-х годов одной из наших основных целей было точное измерение того, как галактики группируются под действием силы тяжести», - объяснил Ричард Крон, директор SDSS и профессор Чикагского университета.
Представитель SDSS Project Майкл Стросс из Принстонского университета и один из ведущих авторов нового исследования уточнили, что: «Этот шаблон кластеризации кодирует информацию как о невидимой материи, натягивающей галактики, так и о колебаниях семян, появившихся в результате Большого взрыва».
Результаты описаны в двух статьях, представленных в Astrophysical Journal и в Physical review D; их можно найти на сайте препринта физики, www.arXiv.org, 28 октября.
КАРТОЧНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
Ведущая космологическая модель вызывает быстрое расширение пространства, известного как инфляция, которое растягивает микроскопические квантовые флуктуации в огненных последствиях Большого взрыва в огромных масштабах. После того, как инфляция закончилась, гравитация привела к тому, что эти начальные флуктуации выросли в галактики и скопления галактик, наблюдаемые в SDSS.
Изображения этих семенных флуктуаций были выпущены из микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона (WMAP) в феврале, который измерял флуктуации реликтового излучения ранней Вселенной.
«Мы создали лучшую на сегодняшний день трехмерную карту Вселенной, на которой более 200 000 галактик расположены на расстоянии до двух миллиардов световых лет над шестью процентами неба», - сказал другой ведущий автор исследования, Майкл Блантон из Нью-Йоркского университета. Модели гравитационной кластеризации на этой карте показывают структуру Вселенной по ее гравитационным эффектам, и, комбинируя свои измерения с измерениями из WMAP, команда SDSS измерила, что космическое вещество состоит из 70 процентов темной энергии, 25 процентов темной материи и пяти процентов обычное дело.
SDSS - это две отдельные съемки в одной: галактики идентифицируются на двухмерных изображениях (справа), затем их расстояние определяется по их спектру для создания трехмерной карты глубиной 2 миллиарда световых лет (слева), где каждая галактика показана в виде одной точки, цвет, представляющий светимость - это показывает только те 66 976 наших из 205 443 галактик на карте, которые лежат около плоскости экватора Земли. (Нажмите для высокого разрешения JPG, версия без линий.)
Они обнаружили, что нейтрино не могут быть основной составляющей темной материи, ставя одним из самых сильных на сегодняшний день ограничений на их массу. Наконец, исследование SDSS показало, что данные соответствуют подробным прогнозам инфляционной модели.
КОСМИЧЕСКОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ
Эти цифры являются убедительным подтверждением тех, о которых сообщила группа WMAP. Включение новых результатов SDSS помогает повысить точность измерений, более чем вдвое увеличивая неопределенности WMAP в отношении плотности космического вещества и параметра Хаббла (скорости космического расширения). Более того, новые измерения хорошо согласуются с предыдущими современными результатами, которые совмещали WMAP с англо-австралийской съемкой красного смещения галактики 2dF.
«Разные галактики, разные инструменты, разные люди и разный анализ - но результаты совпадают», - говорит Макс Тегмарк из Университета Пенсильвании, первый автор этих двух статей. «Необыкновенные претензии требуют исключительных доказательств», - говорит Тегмарк, - «но теперь у нас есть экстраординарные доказательства темной материи и темной энергии, и мы должны относиться к ним серьезно, независимо от того, насколько они кажутся беспокоящими»
Новые результаты SDSS (черные точки) являются наиболее точными на сегодняшний день измерениями того, как плотность Вселенной колеблется от места к месту в масштабах миллионов световых лет. Эти и другие космологические измерения согласуются с теоретическим предсказанием (синяя кривая) для Вселенной, состоящей из 5% атомов, 25% темной материи и 70% темной энергии. Чем больше масштабы, которые мы усредняем, тем более однородной выглядит Вселенная (Нажмите для высокого разрешения JPG, без излишеств версии.)
«Реальная задача сейчас состоит в том, чтобы выяснить, что на самом деле представляют собой эти загадочные вещества», - сказал другой автор, Дэвид Вайнберг, из Университета штата Огайо.
SDSS БОЛЬШОЙ РАЗМЕР
SDSS - это самое амбициозное астрономическое исследование, когда-либо проводившееся, в котором приняли участие более 200 астрономов в 13 учреждениях по всему миру.
«SDSS - это действительно два опроса в одном», - пояснил ученый проекта Джеймс Ганн из Принстонского университета. В самые нетронутые ночи SDSS использует широкопольную CCD-камеру (созданную Ганном и его командой из Принстонского университета и Маки Секигучи из Японской группы участия) для съемки ночного неба в пяти широких диапазонах волн с целью определения положение и абсолютная яркость более 100 миллионов небесных объектов в одной четверти всего неба. После завершения камера стала самой большой из когда-либо созданных в астрономических целях, собирая данные со скоростью 37 гигабайт в час.
В ночи с самогоном или слабым облачным покровом фотоаппарат заменяется парой спектрографов (созданных Аланом Уомото и его командой в Университете Джона Хопкинса). Они используют оптические волокна для получения спектров (и, следовательно, красных смещений) 608 объектов одновременно. В отличие от традиционных телескопов, в которых ночи распределяются среди многих астрономов, выполняющих целый ряд научных программ, специальный 2,5-метровый телескоп SDSS в обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико предназначен исключительно для этой съемки, чтобы работать каждую ясную ночь в течение пяти лет. ,
Первый публичный выпуск данных из SDSS, названный DR1, содержал около 15 миллионов галактик, с измерениями расстояния красного смещения для более чем 100 000 из них. Все измерения, использованные в данных, представленных здесь, будут частью второго выпуска данных, DR2, который будет доступен астрономическому сообществу в начале 2004 года.
Стросс сказал, что SDSS приближается к середине пути в своей цели измерения миллиона красных смещений галактик и квазаров.
«Настоящим волнением здесь является то, что несопоставимые линии доказательств космического микроволнового фона (CMB), крупномасштабной структуры и других космологических наблюдений дают нам непротиворечивую картину Вселенной, в которой доминируют темная энергия и темная материя», - сказал Кеворк Абазаджян Национальной ускорительной лаборатории Ферми и Лос-Аламосской национальной лаборатории.
Источник: Слоан Digital Sky Survey News Release
