בשנת 1929, אדווין האבל שינה לנצח את הבנתנו את הקוסמוס בכך שהראה שהיקום נמצא במצב של התרחבות. עד שנות התשעים, קבעו האסטרונומים שהקצב בו הוא מתרחב למעשה מהיר יותר, מה שהביא בתורו לתיאוריה של "אנרגיה אפלה". מאז אותה תקופה, אסטרונומים ופיזיקאים ביקשו לקבוע את קיומו של כוח זה על ידי מדידת ההשפעה שיש לו על הקוסמוס.
האחרונה במאמצים אלה מגיעה מסקר השמיים Sloan Digital Sky III (SDSS III), שם צוות חוקרים בינלאומי הודיע כי סיימו ליצור את המדידות המדויקות ביותר של היקום עד כה. סקר ספקטרוסקופיה של Baryon, הידוע כ- BOSS), המדידות שלהם הציבו אילוצים חדשים על תכונותיה של אנרגיה כהה.
המדידות החדשות הוצגו על ידי האסטרונום מאוניברסיטת הרווארד, דניאל אייזנשטיין, בפגישה האחרונה של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה. כמנהל סקר השמיים הדיגיטליים Sloan III (SDSS-III), הוא וצוותו בילו את עשר השנים האחרונות במדידת הקוסמוס והתנודות התקופתיות בצפיפות החומר הרגיל כדי לראות כיצד גלקסיות מופצות ברחבי היקום.
ואחרי עשור של מחקר הצליח צוות BOSS לייצר מפה תלת מימדית של הקוסמוס המכסה יותר משישה מיליארד שנות אור. ובעוד סקרים אחרונים שנראו רחוקים יותר - עד למרחקים של 9 ו -13 מיליארד שנות אור - מפת BOSS ייחודית בכך שהיא מתהדרת ברמת הדיוק הגבוהה ביותר של כל מפה קוסמולוגית.
למעשה, צוות BOSS הצליח למדוד את התפלגות הגלקסיות בקוסמוס, ובמרחק של 6 מיליארד שנות אור, לתחום השגיאה חסר התקדים של% 1. קביעת טבעם של עצמים קוסמיים למרחקים גדולים אינה דבר קל, בשל השפעות היחסות. כפי שד"ר אייזנשטיין אמר למגזין החלל באמצעות הדוא"ל:
מרחקים הם אתגר רב שנים באסטרונומיה. בעוד שבני אדם לרוב יכולים לשפוט את המרחק בגלל הראייה המשקפת שלנו, הגלקסיות מעבר לשביל החלב רחוקות מכדי להשתמש בזה. ומכיוון שגלקסיות מגיעות במגוון רחב של גדלים מהותיים, קשה לשפוט את מרחקן. זה כמו להסתכל על הר רחוק; שיקול הדעת של המרחק קשור לשיקול דעתו של הגובה שלו. "
בעבר, אסטרונומים ביצעו מדידות מדויקות של עצמים בתוך היקום המקומי (כלומר כוכבי לכת, כוכבים שכנים, אשכולות כוכבים) על ידי הסתמכות על כל דבר, מכ"ם למשמרת אדומה - המידה בה אורך גל האור מועבר לכיוון הקצה האדום של ספקטרום. עם זאת, ככל שהמרחק של אובייקט גדול יותר, כך מידת חוסר הוודאות גדולה יותר.
ועד עכשיו, רק עצמים שנמצאים כמה אלפי שנות אור מכדור הארץ - כלומר בתוך גלקסיית שביל החלב - נבדקו מרחקיהם בטווח של אחוז שגיאה. כגדול מבין ארבעת הפרויקטים המרכיבים את סקר השמיים הדיגיטליים Sloan (SDSS-III), מה שמבדיל בין BOSS היא העובדה שהיא נשענת בעיקר על המדידה של מה שמכונה "תנודות אקוסטיות של הברון" (BAOs).
אלה הם אדוות תקופתיות עדינות בהתפלגות החומר הברוני (הנורמלי) הנראה לעין בקוסמוס. דניאל אייזנשטיין הסביר:
"BOSS מודד את התפשטות היקום בשתי דרכים עיקריות. הראשונה היא באמצעות תנודות אקוסטיות של הברון (מכאן שם הסקר). גלי קול הנעים ב -400,000 השנים הראשונות לאחר המפץ הגדול יוצרים סולם מועדף להפרדות של זוגות גלקסיות. על ידי מדידת הפרדה מועדפת זו במדגם של גלקסיות רבות, אנו יכולים להסיק את המרחק לדגימה.
"השיטה השנייה היא למדוד את אופן ההתמדה של צבירת הגלקסיות בין זוגות המכוונים לאורך קו הראיה בהשוואה לרוחב לקו הראיה. התפשטות היקום עלולה לגרום לאשכול זה להיות סימטרי אם משתמשים בהיסטוריה של התרחבות שגויה בעת המרת משמרות אדומות למרחק. "
עם מדידות המרחק החדשות והמדויקות ביותר האלה, אסטרונומים של BOSS יוכלו ללמוד את השפעתם של Dark Matter בדיוק רב בהרבה. אייזנשטיין אמר: "מודלים שונים של אנרגיה כהה משתנים באופן ההאצה בהתרחבות היקום. "BOSS מודד את היסטוריית ההתרחבות, המאפשרת לנו להסיק את קצב ההאצה. אנו מוצאים תוצאות התואמות מאוד את התחזיות של המודל הקבוע הקוסמולוגי, כלומר המודל בו האנרגיה האפלה צפופה לאורך זמן. "
בנוסף למדידת התפלגות החומר הרגיל בכדי לקבוע את השפעת האנרגיה האפלה, שיתוף הפעולה של SDSS-III פועל למיפוי שביל החלב ולחיפוש אחר כוכבי לכת חיצוניים. מדידות ה- BOSS מפורטות בסדרת מאמרים שהוגשו לכתבי עת על ידי שיתוף הפעולה של BOSS בחודש שעבר, כולם זמינים כעת ברשת.
ו- BOSS הוא לא המאמץ היחיד להבין את המבנה הגדול בהיקף היקום שלנו, וכיצד כל כוחותיו המסתוריים עיצבו אותו. רק בחודש שעבר הודיע פרופסור סטיבן הוקינג כי מרכז מחשבי העל COSMOS באוניברסיטת קיימברידג 'ייצור את המפה התלת-ממדית המפורטת ביותר ביקום עד כה.
בהסתמך על נתונים שהושגו על ידי נתוני ה- CMB שהושגו על ידי לוויין פלאנק של ה- ESA ומידע מסקר האנרגיה האפלה, הם גם מקווים למדוד את ההשפעה שהייתה לאנרגיה כהה על התפלגות החומר ביקום שלנו. מי יודע? בעוד מספר שנים, ייתכן מאוד שנבין כיצד כל כוחות היסוד השולטים ביקום פועלים יחד.
