Billedkredit: SDSS
Astronomer fra Sloan Digital Sky Survey har indsamlet data for at opbygge et præcist 3-dimensionelt kort, der beskriver klyngerne af galakser og mørk stof. SDSS-teamet - 200 astronomer i 13 lande - målte universet til at indeholde 70% mørk energi (en mystisk kraft, der frastøtter galakser fra hinanden), 25% mørk stof og 5% normal stof.
Astronomer fra Sloan Digital Sky Survey (SDSS) har foretaget den mest præcise måling til dato af den kosmiske klynge af galakser og mørk materie og forbedret vores forståelse af universets struktur og udvikling.
”Fra begyndelsen af projektet i slutningen af 80'erne har et af vores centrale mål været en præcisionsmåling af, hvordan galakser klynger sig under påvirkning af tyngdekraften”, forklarede Richard Kron, SDSS's direktør og professor ved University of Chicago.
SDSS-projektets talsmand Michael Strauss fra Princeton University og en af hovedforfatterne om den nye undersøgelse uddybede, at: "Dette klyngemønster koder for information om både usynlig stof, der trækker galakserne, og om frøudsvingene, der opstod fra Big Bang."
Resultaterne er beskrevet i to artikler, der er forelagt Astrophysical Journal og til den fysiske gennemgang D; de kan findes på fysik-fortrykswebstedet, www.arXiv.org, den 28. oktober.
Kortlægning af fluktuationer
Den førende kosmologiske model påkalder en hurtig udvidelse af rummet kendt som inflation, der strakte mikroskopiske kvantesvingninger i den brændende efterslæb fra Big Bang til enorme skalaer. Efter at inflationen var afsluttet, fik tyngdekraften disse frøudsving til at vokse ind i galakserne og galakse-klyngemønstrene observeret i SDSS.
Billeder af disse frøsvingninger blev frigivet fra Wilkinson Microbølgeovn anisotropy probe (WMAP) i februar, som målte udsvingene i relikvien stråling fra det tidlige univers.
”Vi har lavet det bedste tredimensionelle kort over universet til dato og kortlagt over 200.000 galakser op til to milliarder lysår væk over seks procent af himlen”, sagde en anden hovedforfatter af studien, Michael Blanton fra New York University. Tyngdepunktklyngemønstrene på dette kort afslører universets sammensætning ud fra dets gravitationseffekter, og ved at kombinere deres målinger med det fra WMAP målte SDSS-teamet det kosmiske stof til at bestå af 70 procent mørk energi, 25 procent mørkt stof og fem procent almindelig stof.
SDSS er to separate undersøgelser i en: galakser identificeres i 2D-billeder (til højre), hvorefter deres afstand bestemmes fra deres spektrum for at skabe et 2 milliarder lysår dybt 3D-kort (til venstre), hvor hver galakse vises som et enkelt punkt, farve, der repræsenterer lysstyrken - dette viser kun de 66.976 vores af 205.443 galakser på kortet, der ligger nær planet af Jordens ækvator. (Klik for jpg i høj opløsning, version uden linjer.)
De fandt ud af, at neutrinoer ikke kunne være en vigtig bestanddel af den mørke sag, idet de blandt de stærkeste begrænsninger hidtil har været på deres masse. Endelig fandt SDSS-undersøgelsen, at dataene stemmer overens med de detaljerede forudsigelser af inflationsmodellen.
KOSMISK BEKRÆFTELSE
Disse tal giver en kraftig bekræftelse af de rapporter, der er rapporteret af WMAP-teamet. Medtagelsen af de nye SDSS-fund hjælper med at forbedre målingens nøjagtighed, mere end halvering af usikkerhederne fra WMAP om den kosmiske stofdensitet og på Hubble-parameteren (den kosmiske ekspansionshastighed). Desuden stemmer de nye målinger godt overens med de tidligere avancerede resultater, der kombinerede WMAP med den anglo-australske 2dF-galakse rødskiftundersøgelse.
”Forskellige galakser, forskellige instrumenter, forskellige mennesker og forskellige analyser - men resultaterne er enige”, siger Max Tegmark fra University of Pennsylvania, førsteforfatter på de to papirer. "Ekstraordinære påstande kræver ekstraordinære beviser", siger Tegmark, "men vi har nu ekstraordinære beviser for mørkt stof og mørk energi og er nødt til at tage dem alvorligt, uanset hvor foruroligende de ser ud."
De nye SDSS-resultater (sorte prikker) er de mest nøjagtige målinger til dato for, hvordan universets tæthed svinger fra sted til sted på skalaer fra millioner af lysår. Disse og andre kosmologiske målinger stemmer overens med den teoretiske forudsigelse (blå kurve) for et univers bestående af 5% atomer, 25% mørkt stof og 70% mørk energi. Jo større skalaer vi gennemsnit over, jo mere ensartet vises universet. (Klik for jpg i høj opløsning, uden dikkedarer-version.)
”Den virkelige udfordring er nu at finde ud af, hvad disse mystiske stoffer faktisk er,” sagde en anden forfatter, David Weinberg fra Ohio State University.
SDSS STORE-SCALE UNDERTAKING
SDSS er den mest ambitiøse astronomiske undersøgelse, der nogensinde er foretaget, med mere end 200 astronomer ved 13 institutioner i hele verden.
”SDSS er virkelig to undersøgelser i en”, forklarede projektforsker James Gunn fra Princeton University. På de mest uberørte nætter bruger SDSS et CCD-kamera med bredt felt (bygget af Gunn og hans team ved Princeton University og Maki Sekiguchi fra Japan Participation Group) til at tage billeder af nattehimlen i fem brede bølgebånd med det mål at bestemme positionen og den absolutte lysstyrke af mere end 100 millioner himmelobjekter i en fjerdedel af hele himlen. Når det var færdigt, var kameraet det største nogensinde bygget til astronomiske formål og indsamlede data med en hastighed på 37 gigabyte i timen.
Om aftener med måneskin eller mild skyafdækning erstattes billedkameraet med et par spektrografer (bygget af Alan Uomoto og hans team ved Johns Hopkins University). De bruger optiske fibre til at opnå spektre (og dermed rødskift) på 608 genstande ad gangen. I modsætning til traditionelle teleskoper, hvor aftener er parceleret blandt mange astronomer, der udfører en række videnskabelige programmer, er det specialmål 2,5m SDSS-teleskop ved Apache Point-observatoriet i New Mexico udelukkende viet til denne undersøgelse til at fungere hver klar nat i fem år .
Den første offentlige dataudgivelse fra SDSS, kaldet DR1, indeholdt omkring 15 millioner galakser med rødforskydningsmålinger for mere end 100.000 af dem. Alle målinger, der blev anvendt i de fundne rapporter, der er rapporteret her, vil være en del af den anden dataudgivelse, DR2, som vil blive gjort tilgængelig for det astronomiske samfund i begyndelsen af 2004.
Strauss sagde, at SDSS nærmer sig halvvejs punktet i sit mål om at måle en million galakse og kvasar rødskift.
”Den virkelige spænding her er, at forskellige bevislinjer fra den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB), storstilet struktur og andre kosmologiske observationer alle giver os et sammenhængende billede af et univers domineret af mørk energi og mørkt stof”, sagde Kevork Abazajian fra Fermi National Accelerator Laboratory og Los Alamos National Laboratory.
Original kilde: Sloan Digital Sky Survey Nyhedsmeddelelse
