המפה התלת-מימדית הגדולה ביותר של היקום

מבט סכמטי של המפה התלת מימדית החדשה של SDSS. לחץ להגדלה
אסטרונומים מאוניברסיטת ברקלי יצרו את המפה התלת ממדית המקיפה ביותר של היקום שפורסם אי פעם. הוא מכיל 600,000 גלקסיות ומרחיב 5.6 מיליארד שנות אור לחלל. מפה זו מאפשרת לאסטרונומים ללמוד עדויות לאנרגיה אפלה - הכוח המסתורי המאיץ את התפשטות היקום.

צוות אסטרונומים בהובלתו של ניקיל פדמנאבהן ודוד שלגל פרסם את המפה התלת ממדית הגדולה ביותר של היקום שנבנה אי פעם, פרוסה בצורת טריז של הקוסמוס שמשתרעת על עשירית משמי הצפון, מקיפה 600,000 גלקסיות אדומות זוהרות באופן ייחודי, ו משתרע בעומק החלל 5.6 מיליארד שנות אור, שווה ערך ל 40 אחוז מהדרך אחורה בזמן למפץ הגדול.

שלגל הוא עמית חטיבה במחלקה לפיזיקה של המעבדה הלאומית של לורנס ברקלי, ופדמנבהן יצטרף לספטמבר במחלקה לפיזיקה במעבדה כעמית צ'מברליין ועמית האבל. נכון לעכשיו הוא באוניברסיטת פרינסטון. הם וקואוטוריהם חברים בסקר Sloan Digital Sky Survey (SDSS), וייצרו בעבר מפות תלת מימדי קטנות יותר באמצעות טלסקופ SDSS בניו מקסיקו כדי לאסוף בדקדקנות את ספקטרום הגלקסיות הבודדות ולחשב את מרחקיהם על ידי מדידת המשמרות האדומות שלהם.

"מה חדש במפה זו שהוא הגדול ביותר אי פעם", אומר פדמאנהאן, "וזה לא תלוי בספקטרום האישי."

המניע העיקרי ליצירת מפות תלת מימד רחבות היקף הוא להבין כיצד חומר מופץ ביקום, אומר פדמאנהאן. "הגלקסיות הבהירות ביותר הן כמו מגדלורים - איפה האור הוא איפה שהעניין נמצא."

שלגל אומר כי "מכיוון שמפה זו משתרעת על מרחקים גדולים בהרבה מהמפות הקודמות, היא מאפשרת לנו למדוד מבנים גדולים כמו מיליארד שנות אור לרוחב."

הווריאציות בתפוצה הגלקטית המהוות מבנים נראים בקנה מידה גדול נובעות ישירות משונות בטמפרטורה של הרקע המיקרוגל הקוסמי, ומשקפות תנודות ביקום המוקדם הצפוף שנמדדו לדיוק רב על ידי ניסויים בלון ובלוויין WMAP.

התוצאה היא "סרגל" טבעי שנוצר על ידי הווריאציות הרגילות (המכונות לעיתים "תנודות בריון", עם בריונים כקיצור של חומר רגיל), החוזרות על עצמן במרווחים של כ -450 מיליון שנות אור.

"לרוע המזל זה שליט בגודל לא נוח", אומר שלגל. "היינו צריכים לדגום נפח ענק של היקום רק כדי להתאים לשליט בתוכו."

אומר פדמנאבהן, "למרות שהיקום בן 13.7 מיליארד שנה, זה ממש לא הרבה זמן כשאתה מודד עם סרגל שמסומן רק כל 450 מיליון שנות אור."

התפלגות הגלקסיות חושפת דברים רבים, אך אחד החשובים שבהם הוא מדד לאנרגיה האפלה המסתורית המהווה כשלושה רבעים מצפיפות היקום. (חומר אפל מהווה בערך 20 אחוז בעוד שפחות מחמישה אחוזים הם חומר רגיל מהסוג שמייצר גלקסיות גלויות.)

"אנרגיה אפלה היא בדיוק המונח שאנו משתמשים בו לתצפית שלנו כי התפשטות היקום מאיצה", מציין פדמנאבהן. "על ידי התבוננות היכן היו וריאציות בצפיפות בזמן הרקע הקוסמי של המיקרוגל" - רק כ -300,000 שנה אחרי המפץ הגדול - "ולראות איך הם מתפתחים למפה המכסה את 5.6 מיליארד השנים האחרונות, נוכל לראות אם ההערכות שלנו של אנרגיה אפלה נכונים. "

המפה החדשה מראה כי המבנים בקנה מידה הגדול אכן מופצים כפי שרמזו הרעיונות העכשוויים לגבי ההתפשטות המואצת של היקום. החלוקה המשוערת של המפה של החומר האפל, שלמרות שאינו נראה מושפע מכוח הכבידה ממש כמו חומר רגיל, תואם גם את ההבנה הנוכחית.

מה שאיפשר את המפה החדשה החדשה בתלת מימד היו טלסקופ השדה הרחב של סלאן דיגיטלי סקרי, המכסה שדה תצוגה של שלוש מעלות (הירח המלא הוא כחצי תואר), ובנוסף הבחירה בסוג מסוים של גלקטיקה "מגדלור", או סמן מרחק: גלקסיות אדומות זוהרות.

"אלה גלקסיות אדומות מתות, חלק מהעתיקות ביקום - בהן כל הכוכבים בוערים מהר מזמן נשרפו ונשארו רק כוכבים אדומים ישנים", אומר שלגל. "לא רק שאלו הגלקסיות האדומות ביותר, הן גם הבהירות ביותר, הנראות למרחקים גדולים."

אסטרונומים של סקר השמיים הדיגיטליים Sloan עבדו עם קולגות בצוות השדה התואר השני באוסטרליה כדי למצות את הצבע וההיסטה האדומה של מדגם של 10,000 גלקסיות אדומות זוהרות, בהתייחס לצבע הגלקסיה למרחק. לאחר מכן הם יישמו מדידות אלה על 600,000 גלקסיות כאלה כדי לשרטט את המפה שלהן.

פדמאנהאן מודה כי "קיימת אי וודאות סטטיסטית ביישום יחס בין מרחק בהירות שמקורו ב -10,000 גלקסיות זוהרות אדומות לכל 600,000 ללא מדידתן בנפרד. המשחק שאנחנו משחקים הוא שיש לנו כל כך הרבה שהממוצעים עדיין נותנים לנו מידע שימושי מאוד על הפצתם. ובלי שנצטרך למדוד את הספקטרום שלהם, אנו יכולים להסתכל הרבה יותר עמוק בחלל. "

שלגל מסכים כי החוקרים רחוקים מלהשיג את הדיוק שהם רוצים. "אבל הראינו שמדידות כאלה אפשריות, וקבענו את נקודת המוצא לשליט סטנדרטי של היקום המתפתח."

לדבריו, "השלב הבא הוא תכנון ניסוי מדויק, אולי על סמך שינויים בטלסקופ SDSS. אנו עובדים עם מהנדסים כאן במעבדת ברקלי כדי לתכנן מחדש את הטלסקופ כדי לעשות את מה שאנחנו רוצים לעשות. "

"אשכול גלקסיות אדומות זוהרות בנתוני ההדמיה של סקר השמיים הדיגיטליים", מאת ניקחיל פדמנאבהן, דייוויד ג'יי שלגל, אורוס סלג'ק, אלכסיי מקרוב, נטע א. בהקל, מייקל ר. בלנטון, ג'ונתן ברינקמן, דניאל ג'יי אייזנשטיין, דגלאס פינקביינר, ג'יימס אי גאן, דייוויד וו. הוג, ?? bf? Eljko Ivezić, Gillian R. Knapp, Jon Loveday, Robert H. Lupton, Robert C. Nichol, Donald P. Schneider, Michael A. Strauss, מקס טגמרק ודונלד ג 'יורק יופיעו בהודעות החודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה וכעת ניתן להשיג באינטרנט ברשת http://arxiv.org/archive/astro-ph.

SDSS מנוהלת על ידי קונסורציום המחקר האסטרופיסי עבור המוסדות המשתתפים, שהם המוזיאון האמריקני להיסטוריה של הטבע, המכון האסטרופיסי פוטסדאם, אוניברסיטת באזל, אוניברסיטת קיימברידג ', אוניברסיטת קיי ווסטרן רזרב, אוניברסיטת שיקגו, אוניברסיטת דרקסל, פרמילאב, המכון ל מחקר מתקדם, קבוצת ההשתתפות ביפן, אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, המכון המשותף לאסטרופיזיקה גרעינית, מכון קאוולי לאסטרופיסיקה של חלקיקים וקוסמולוגיה, קבוצת המדענים הקוריאנית, האקדמיה הסינית למדעים (LAMOST), המעבדה הלאומית לוס אלמוס, פלאנק-מכון לאסטרונומיה (MPIA), מכון מקס-פלאנק לאסטרופיזיקה (MPA), אוניברסיטת מדינת ניו מקסיקו, אוניברסיטת מדינת אוהיו, אוניברסיטת פיטסבורג, אוניברסיטת פורטסמות ', אוניברסיטת פרינסטון, מצפה ימי הים האמריקני והאוניברסיטה מוושינגטון.

מימון SDSS ניתן על ידי קרן אלפרד פ. סלואן, המוסדות המשתתפים, הקרן הלאומית למדע, משרד האנרגיה האמריקני, המינהל האווירי וחלל הלאומי, מונבוקאגאקו היפני, האגודה מקס פלאנק והמועצה למימון ההשכלה הגבוהה אנגליה. בקר באתר האינטרנט של SDSS בכתובת http://www.sdss.org/.

מעבדת ברקלי היא מחלקת ארה"ב המעבדה הלאומית לאנרגיה הממוקמת בברקלי, קליפורניה. היא עורכת מחקר מדעי לא מסווג ומנוהלת על ידי אוניברסיטת קליפורניה. בקר באתר האינטרנט שלנו בכתובת http://www.lbl.gov.

המקור המקורי: מעבדת ברקלי