Astrofysikere, der studerer universets udvidelse med de største galakskataloger, der nogensinde er samlet, indleder en spændende æra med præcisionskosmologi. Sidste uge udsendte Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sin endelige offentliggørelse af data, og forskere, der arbejder i sit største program, Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), præsenterede også deres endelige resultater på American Astronomical Society-mødet i Seattle, Washington.
Ved at kortlægge over 10.000 kvadratgrader - 25% af himlen - måler BOSS "vores universets accelererede ekspansion med verdens største ekstragalaktiske rødskiftundersøgelse," ifølge SDSS-III direktør Daniel Eisenstein fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. BOSS-resultaterne inkluderer nye og præcise målinger af universets ekspansionshastighed (kaldet "Hubble-konstanten") og materitetstæthed, som inkluderer mørkt stof, stjerner, gas og støv.
BOSS gennemførte sine observationer ved 2,5 meter Sloan Foundation-teleskop ved Apache Point-observatoriet i New Mexico og producerede spektre og rumlige positioner i 1,5 million galakser og 300.000 kvasarer i et rumfang svarende til en terning med en længde på 8,5 milliarder lysår på en side (se billedet ovenfor). Astronomer brugte dette rige datasæt til at kortlægge objekternes fordelinger og til at registrere den karakteristiske skala, der er aftrykt af baryons akustiske svingninger i det tidlige univers. Lydbølger formerer sig udad med tiden, som krusninger, der spreder sig i en dam, og er indikeret af et storstilet klyngesignal i galaksernes positioner i forhold til hinanden (se illustration nedenfor). Ved at analysere dette signal på forskellige tidspunkter er det muligt at studere opførslen af den mystiske “mørke energi”, der forårsager universets accelererende ekspansion.
I BOSS's endelige resultater målte hundredevis af forskere i det internationale samarbejde denne skala med en hidtil uset præcision. Ashley Ross fra Ohio State University præsenterede især resultater, der demonstrerede kraften ved at kombinere en analyse af tværgående og synsvinkelfordeling af galakser. I en artikel af Eric Aubourg og samarbejdspartnere målte BOSS-astronomer den kosmiske afstandsskala af galakser i det ”lokale” univers og af kvasarer i fjernuniverset med imponerende små systematiske fejl - på mindre end 1% -niveauet - kombineret med kosmisk mikrobølgeovn baggrundsbegrænsninger. Deres kosmologiske analyse giver en måling af Hubble-konstanten og materiens massefylde i universet, der er i overensstemmelse med en ”flad” kold mørk materie-kosmologi med en kosmologisk konstant (se nedenfor). Kosmologiske modeller inklusive krumning, udviklende mørk energi eller massive neutrinoer udelukkes ikke fuldstændigt, men understøttes mindre af dataene end før. Andre resultater fra samarbejdet vil blive forelagt til offentliggørelse i de kommende måneder.
BOSS-datasættet “repræsenterer guldstandarden ved kortlægning af netværket af galakser, der omfatter universets storskala struktur… Dataene gør det muligt for os at spore tilstedeværelsen af mørk energi med tyngdekraften med større præcision end nogensinde før. på kosmiske skalaer og virkningen af massive neutrinoer, ”siger Chris Blake fra Swinburne University, ikke tilknyttet samarbejdet.
Hvor vil BOSS-teamet gå herfra? Samarbejdet er påbegyndt arbejde med SDSS-IV, hvis seks-årige mission inkluderer en ambitiøs udvidet BOSS (eBOSS) undersøgelse. Ifølge eBOSS målretningskoordinator Jeremy Tinker fra New York University, vil eBOSS-observationer af over 700.000 kvasarer præcist måle afstandskalaen "ved et meget højere rødskift regime, der ikke er dækket af aktuelle storskalaundersøgelser."
Du kan læse mere om BOSS og opdateringer om de tre andre componenets af SDSS i vores tidligere artikel her.
SDSS-websted
(Fuld offentliggørelse: Ramin Skibba havde været medlem af BOSS-samarbejdet i 2010-2012.)
