Et team af britiske og australske astronomer annoncerede i dag, at det har fundet det manglende led, der direkte relaterer moderne galakser som vores egen Mælkevej til Big Bang, der skabte vores univers for 14 tusind millioner år siden. Resultaterne er resultatet af en 10-årig indsats for at kortlægge fordelingen i rummet på 220.000 galakser ved hjælp af 2dFGRS (2-graders feltgalakse Redshift-undersøgelse), et konsortium af astronomer, ved hjælp af det 3,8 m anglo-australske teleskop (AAT) . Dette manglende link blev afsløret i eksistensen af subtile træk i galaksdistributionen i undersøgelsen. Analyse af disse funktioner har også gjort det muligt for teamet at veje universet med en hidtil uset nøjagtighed.
2dFGRS har målt detaljeret fordeling af galakser, kaldet universets storskala struktur. Disse mønstre spænder i størrelse fra 100 millioner til 1 milliard lysår. Egenskaberne ved den store skala er indstillet af fysiske processer, der opererede, da universet faktisk var meget ung.
Dr. Shaun Cole fra University of Durham, der ledede forskningen, forklarer: ”I fødselsøjeblikket indeholdt universet små uregelmæssigheder, som antages at være resultatet af” kvante ”eller subatomære processer. Disse uregelmæssigheder er blevet forstærket af tyngdekraften lige siden og til sidst gav anledning til de galakser, vi ser i dag. ”
Teoretikere foreslog i 1960'erne, at de primære frø af galakser skulle ses som krusninger i den kosmiske mikrobølgebakgrundsstråling (CMB) -stråling, der udsendes i den varme, der blev tilbage fra Big Bang, da universet kun var 350.000 år gammelt. Ripples blev derefter set i 1992 af NASAs COBE-satellit, men indtil nu kunne der ikke demonstreres nogen fast forbindelse med galaksdannelse. 2dFGRS har fundet, at et mønster set i disse krusninger har forplantet sig til det moderne univers og kan påvises i galakser i dag.
Mønstrene i CMB indeholder fremtrædende pletter omkring en grad på tværs, produceret af lydbølger, der forplantes i det ufatteligt varme plasma fra Big Bang. Disse funktioner er kendt som "akustiske toppe" eller "baryon vigger". Teoretikere havde spekuleret i, at lydbølgerne måske også har efterladt et aftryk i universets dominerende komponent - den eksotiske ”mørke stof”, som selv driver dannelsen af galakser. Fysikere og astronomer prøvede at identificere dette aftryk i kort over vores eget galaktiske kvarter.
Efter mange års omhyggeligt arbejde med målinger af galakser ved det anglo-australske teleskop og modellering af deres egenskaber med sofistikerede matematiske og computerteknikker, har 2dFGRS-teamet identificeret aftrykket af lydbølger i Big Bang. Det fremstår som delikate træk i ”magtspektrum”, den statistik, der bruges af astronomer til at kvantificere mønstre set i kort over galaksefordelingen. Disse funktioner er i overensstemmelse med dem, der ses i mikrobølgebaggrunden - hvilket betyder, at vi forstår livshistorien for den gas, hvor galakser dannede sig.
Baryonfunktionerne indeholder information om universets indhold, især om mængden af almindeligt stof (kendt som baryoner), den slags ting, der er kondenseret til stjerner og planeter, og som vi selv er lavet af.
Professor Carlos Frenk, direktør for Institute for Computational Cosmology ved University of Durham, sagde: ”Disse baryonfunktioner er det genetiske fingeraftryk i vores univers. De opretter et direkte evolutionært link til Big Bang. At finde dem er en milepæl i vores forståelse af, hvordan kosmos blev dannet. ”
Professor John Peacock fra Edinburgh University, UK-teamleder for 2dFGRS-samarbejde, sagde: ”Jeg tror ikke, at nogen ville have forventet, at enkle kosmologiske teorier ville fungere så godt. Vi er meget heldige at være sammen for at se dette billede af det etablerede univers. ”
2dFGRS har vist, at baryoner er en lille komponent i vores univers og udgør kun 18% af den samlede masse, hvor de resterende 82% fremstår som mørk stof. For første gang har 2dFGRS-teamet brudt nøjagtighedsbarrieren på 10 procent ved måling af universets samlede masse.
Som om dette billede ikke var mærkeligt nok, viste 2dFGRS også, at al massen i universet (både lysende og mørk) opvejes 4: 1 af en endnu mere eksotisk komponent kaldet "vakuumenergi" eller "mørk energi". Dette har antigravitetsegenskaber, der får udvidelsen af universet til at fremskynde. Denne konklusion opstår, når 2dFGRS-resultater kombineres med data om mikrobølgebaggrundsstråling, som er tilbage fra det tidspunkt, hvor baryonfunktionerne blev oprettet. Oprindelsen og identiteten af den mørke energi er stadig et af de dybeste mysterier i moderne videnskab.
Vores viden om mikrobølgebaggrunden blev enormt forbedret i 2003 med data fra NASAs WMAP-satellit. WMAP-teamet kombinerede deres information med en tidligere analyse af en del af 2dFGRS for at konkludere, at vi faktisk lever i et mørkt energidomineret univers. Dette blev kaldt "årets gennembrud" i 2003 af Science magazine. Nu er 2dFGRS-teamets opdagelse af det kosmiske manglende led, næsten nøjagtigt et år senere, kronet resultaterne af et årti med omhyggeligt arbejde.
I en interessant vri kan ledetråde til identiteten af den mørke energi indhentes ved at finde baryonfunktioner i den voksende galaksdistribution halvvejs mellem nu og Big Bang. Britiske astronomer og deres samarbejdspartnere over hele verden planlægger nu store galakseundersøgelser af meget fjerne galakser med dette mål for øje.
Uafhængig bekræftelse af tilstedeværelsen af baryonfunktioner i den store struktur kommer fra den USA-ledede Sloan Digital Sky Survey. De bruger en komplementær metode, der ikke involverer magtspektret, og undersøger en sjælden delmængde galakser over et større volumen end 2dFGRS. Ikke desto mindre er konklusionerne ensartede, hvilket er meget tilfredsstillende.
Professor Michael Strauss fra Princeton University, talsmand for SDSS-samarbejdet, sagde: ”Dette er vidunderlig videnskab. De to grupper har nu uafhængigt set direkte bevis for væksten af struktur ved gravitationsinstabilitet fra de oprindelige udsving set i den kosmiske mikrobølgebakgrund. ”
Original kilde: PPARC nyhedsmeddelelse
