Применяя передовые компьютерные технологии к множеству новых астрономических данных, исследователи из Sloan Digital Sky Survey (SDSS) сообщили сегодня о первом надежном обнаружении космического увеличения в больших масштабах, предсказании Общей теории относительности Эйнштейна, примененной к распределению галактик. темная материя и далекие квазары.
Эти результаты, принятые для публикации в «Астрофизическом журнале», детализируют тонкие искажения, которым подвергается свет при его прохождении от далеких квазаров через паутину темной материи и галактик, прежде чем достичь наблюдателей здесь на Земле.
Открытие SDSS завершает двухлетнее несоответствие между более ранними измерениями увеличения и другими космологическими тестами взаимосвязи между галактиками, темной материей и общей геометрией вселенной.
«Искажение форм фоновых галактик из-за гравитационного линзирования впервые наблюдалось более десяти лет назад, но никто не смог надежно обнаружить увеличение части сигнала линзирования», объяснил ведущий исследователь Райан Скрантон из Университета Питтсбурга.
Поскольку свет проходит свое 10-миллиардное путешествие от далекого квазара, он отклоняется и фокусируется гравитационным притяжением темной материи и галактик, эффект, известный как гравитационное линзирование. Исследователи SDSS окончательно измерили слабое осветление или «увеличение» квазаров и связали эффект с плотностью галактик и темной материи вдоль пути света квазара. Команда SDSS обнаружила это увеличение в яркости 200 000 квазаров.
Хотя гравитационное линзирование является фундаментальным прогнозом общей теории относительности Эйнштейна, открытие коллаборации SDSS добавляет новое измерение.
«Наблюдение эффекта увеличения является важным подтверждением базового прогноза теории Эйнштейна», - пояснил сотрудник SDSS Боб Никол в Университете Портсмута (Великобритания). «Это также дает нам критическую проверку согласованности стандартной модели, разработанной для объяснения взаимодействия галактик, скоплений галактик и темной материи».
Астрономы пытались измерить этот аспект гравитационного линзирования в течение двух десятилетий. Тем не менее, сигнал увеличения является очень небольшим эффектом - всего лишь несколько процентов увеличивается в свете, исходящем от каждого квазара. Для обнаружения такого небольшого изменения потребовалась очень большая выборка квазаров с точными измерениями их яркости.
«Хотя многие группы сообщали об обнаружении космического увеличения в прошлом, их наборы данных не были достаточно большими или достаточно точными, чтобы можно было сделать окончательные измерения, и результаты было трудно согласовать со стандартной космологией», - добавил Брис Менар, исследователь из Институт перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси.
Прорыв произошел в начале этого года с использованием точно откалиброванной выборки из 13 миллионов галактик и 200 000 квазаров из каталога SDSS. Полностью цифровые данные, доступные из SDSS, решили многие технические проблемы, которые преследовали более ранние попытки измерить увеличение. Однако ключом к новому измерению стала разработка нового способа поиска квазаров в данных SDSS.
«Мы взяли передовые идеи из мира информатики и статистики и применили их к нашим данным», - объяснил Гордон Ричардс из Принстонского университета.
Ричардс объяснил, что с помощью новых статистических методов ученые SDSS смогли извлечь выборку квазаров в 10 раз больше, чем обычные методы, что позволило добиться необычайной точности, необходимой для нахождения сигнала увеличения. «Наше четкое обнаружение сигнала линзирования не могло быть сделано без этих методов», - заключил Ричардс.
Недавние наблюдения крупномасштабного распределения галактик, космического микроволнового фона и далеких сверхновых звезд привели астрономов к разработке «стандартной модели» космологии. В этой модели видимые галактики представляют собой лишь небольшую часть всей массы Вселенной, а остальная часть состоит из темной материи.
Но чтобы согласовать предыдущие измерения сигнала космического увеличения с этой моделью, потребовалось сделать неправдоподобные предположения о том, как галактики распределяются относительно доминирующей темной материи. Это привело некоторых к выводу, что основная космологическая картина была неправильной или, по крайней мере, противоречивой. Тем не менее, более точные результаты SDSS показывают, что предыдущие наборы данных, вероятно, не соответствовали требованиям измерения.
«Благодаря качественным данным из SDSS и нашему гораздо лучшему методу выбора квазаров мы решили эту проблему, - сказал Скрантон. «Наше измерение согласуется с остальным, что говорит нам вселенная, и ноющие разногласия разрешены».
«Теперь, когда мы продемонстрировали, что можем сделать надежное измерение космического увеличения, следующим шагом будет использование его в качестве инструмента для более детального изучения взаимодействия между галактиками, темной материей и светом», - сказал Эндрю Коннолли из университета Питтсбурга.
Источник: выпуск новостей SDSS
