אשראי תמונה: SDSS
מאז התגלית לפני מספר שנים של כוח מסתורי, שנקרא אנרגיה אפלה, שנראה שמאיץ את היקום, אסטרונומים חיפשו ראיות נוספות שתומכות בתאוריה זו או הנחותה. אסטרונומים מסקר השמיים הדיגיטליים Sloan מצאו תנודות בקרינת רקע קוסמית שתואמות את ההשפעה הדוחה של האנרגיה האפלה.
מדענים מסקר השמיים הדיגיטליים Sloan הודיעו על גילוי ראיות פיזיות עצמאיות לקיומה של אנרגיה אפלה.
החוקרים מצאו חותם של אנרגיה כהה על ידי מתאם בין מיליוני גלקסיות בסקר Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ובמפות טמפרטורות רקע מיקרו-מיקרוסקופיות מ- Wilkinson Microbe Anisotropy Probe (WMAP). החוקרים מצאו את "הצל" של האנרגיה האפלה על הקרינה הקוסמית העתיקה, שריד של קרינה מקוררת מהמפץ הגדול.
בשילוב התוצאות משני סקרי השמיים הגדולים הללו, תגלית זו מספקת עדות פיזית לקיומה של אנרגיה אפלה; תוצאה המשלימה עבודה קודמת על האצת היקום שנמדדה מסופרנובות רחוקות. תצפיות מהבלונים תצפיות על קרינה אקסטרגלאקטית מילימטרית וגיאופיזיקה (BOOMERANG) על רקע מיקרוגל מיקרובי (CMB) היו גם חלק מהממצאים הקודמים.
אנרגיה אפלה, מרכיב עיקרי ביקום ואחד המגבלות הגדולות ביותר במדע, היא דוחה מכבידה ולא מושכת. זה גורם להתרחבות התפשטות היקום, בניגוד למשיכה של חומר רגיל (וכהה), שיגרום לו להאט.
"ביקום שטוח ההשפעה שאנו צופים מתרחשת רק אם יש לך יקום עם אנרגיה אפלה", הסביר החוקר הראשי ד"ר ראיין סקרנטון מהמחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת פיטסבורג. "אם היקום היה מורכב רק מחומר ושטוח עדיין, האפקט הזה לא היה קיים."
"כאשר פוטונים מרקע המיקרוגל הקוסמי (CMB) נוסעים אלינו החל מ- 380,000 שנה לאחר המפץ הגדול, הם יכולים לחוות מספר תהליכים פיזיים, כולל אפקט ה- Sachs-Wolfe המשולב. השפעה זו היא חותם או צל של אנרגיה כהה על גבי מיקרוגלים. ההשפעה מודדת גם את השינויים בטמפרטורה של רקע מיקרוגל קוסמי עקב השפעות הכובד על האנרגיה של פוטונים ", הוסיף סקראנטון.
הגילוי הוא "גילוי פיזי של אנרגיה אפלה, ומשלים מאוד לגילויים אחרים של אנרגיה אפלה" הוסיף ד"ר בוב ניקול, משתף פעולה ב- SDSS ופרופסור חבר לפיזיקה באוניברסיטת קרנגי מלון בפיטסבורג. ניקול דימה את אפקט ה- Sachs-Wolfe המשולב בהסתכלות על אדם העומד מול חלון שטוף שמש: "אתה פשוט רואה את קווי המתאר שלהם ויכולה לזהות אותם רק ממידע זה. כמו כן, לאות שאנו רואים יש את המתווה (או הצל) הנכונים שאנו מצפים לאנרגיה אפלה, "אמר ניקול.
"במיוחד הצבע של האות זהה לצבע הרקע הקוסמי של המיקרוגל, מה שמוכיח שהוא מקורם קוסמולוגי ולא זיהום מעצבן כלשהו", הוסיף ניקול.
"עבודה זו מספקת אישור פיזי לכך שצריך אנרגיה כהה כדי להסביר בעת ובעונה אחת גם את נתוני ה- CMB וגם את SDSS, ללא תלות בעבודת הסופר-נובה. בדיקות צולבות כאלה חיוניות במדע, "הוסיף ג'ים גאן, מדען הפרויקטים של ה- SDSS ופרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת פרינסטון.
ד"ר אנדרו קונולי מאוניברסיטת פיטסבורג הסביר כי פוטונים הזורמים מרקע המיקרוגל הקוסמי עוברים דרך ריכוזים רבים של גלקסיות וחומר אפל. כאשר הם נופלים לבאר כבידה הם משיגים אנרגיה (ממש כמו כדור שמתגלגל במורד גבעה). כשיוצאים הם מאבדים אנרגיה (שוב כמו כדור שמתגלגל במעלה גבעה). תמונות מצולמות של מיקרוגלים הופכות לכחולות יותר (כלומר יותר אנרגטיות) ככל שהן נופלות לעבר ריכוזי סופר-קלוטר אלה ואז הופכות לאדומות יותר (כלומר פחות אנרגטיות) ככל שהן מתרחקות מהן.
"ביקום המורכב ברובו מחומר רגיל אפשר היה לצפות שההשפעה נטו של התזוזות האדומות והכחולות תבטל. עם זאת, בשנים האחרונות אנו מגלים שרוב הדברים ביקום שלנו אינם תקינים בכך שהם דוחים מכבידה ולא מושכים בכבידה, "הסביר אלברט סטבינס, מדען במרכז האסטרופיזיקה של NASA / Fermilab Fermi National Accelerator Laboratory, SDSS המשתף פעולה מוסד. "דברים לא נורמליים שאנו מכנים אנרגיה אפלה."
משתף פעולה ב- SDSS, קונולי, אמר שאם עומק באר הכבידה יורד בזמן שהפוטון עובר דרכו, הפוטון ייצא עם מעט יותר אנרגיה. "אם זה היה נכון, היינו מצפים לראות שטמפרטורת הרקע הקוסמית של המיקרוגל מעט חמה יותר באזורים עם יותר גלקסיות. זה בדיוק מה שמצאנו. "
סטבינס הוסיפו כי שינוי האנרגיה נטו הצפוי מריכוז מסה יחיד הוא פחות מחלק אחד במיליון והחוקרים נאלצו להסתכל על מספר גדול של גלקסיות לפני שיוכלו לצפות לראות את ההשפעה. הוא אמר שהתוצאות מאשרות כי אנרגיה אפלה קיימת בריכוזי מסה קטנים יחסית: רק 100 מיליון שנות אור לרוחב המקום בו ההשפעות שנצפו בעבר היו אנרגיה כהה בסולם של 10 מיליארד שנות אור לרוחב. היבט ייחודי של נתוני SDSS הוא היכולת שלו למדוד במדויק את המרחקים לכל הגלקסיות מהניתוח הצילומי של משמרות האדום הפוטומטריות שלהם. "לכן אנו יכולים לראות את חותמת ההשפעה הזו על ה- CMB צומחים כפונקציה של עידן היקום," אמר קונולי. "בסופו של דבר ייתכן שנוכל לקבוע את טבעה של האנרגיה האפלה ממדידות כמו אלה, אם כי זה מעט בעתיד."
"כדי להגיע למסקנה שקיימת אנרגיה אפלה, עלינו רק להניח שהיקום אינו מפותל. אחרי שהתוצאות של וילקינסון מיקרוגל אניסוטרופיה פרוב הגיעו (בפברואר 2003), זו הנחה מקובלת, "הסביר סקראנטון. "זה מרגש ביותר. לא ידענו אם נוכל לקבל איתות ולכן בילינו זמן רב בבדיקת הנתונים כנגד זיהום מהגלקסיה שלנו או ממקורות אחרים. לאחר שהתוצאות היו חזקות כמו שהן היו מספקות ביותר. "
התגליות נעשו ב -3,400 מעלות מעל השמיים שנסקרו על ידי ה- SDSS.
"שילוב זה של מיקרוגל מבוסס חלל ונתונים אופטיים מבוססי קרקע העניק לנו חלון חדש זה לתכונות של אנרגיה אפלה," אמר דייוויד שפרגל, קוסמולוג מאוניברסיטת פרינסטון וחבר בצוות המדע של WMAP. "על ידי שילוב של נתוני WMAP ו- SDSS, סקראנטון ומשתפי הפעולה שלו הראו כי אנרגיה אפלה, תהיה אשר תהיה, היא דבר שלא נמשך על ידי כוח הכובד אפילו על הכף הגדול שנסקר על ידי סקר השמים הדיגיטלי Sloan.
"זהו רמז חשוב לפיזיקאים שמנסים להבין את האנרגיה האפלה המסתורית," הוסיף שפרגל.
בנוסף לחוקרים הראשיים סקרנטון, קונולי, ניקול וסטבינס, תרם איסטוואן שפודי מאוניברסיטת הוואי למחקר. אחרים המעורבים בניתוח כוללים את Niayesh Afshordi מאוניברסיטת פרינסטון, מקס Tegmark מאוניברסיטת פנסילבניה ודניאל אייזנשטיין מאוניברסיטת אריזונה.
אודות סקירת שמי הדיגיטל הסלואית (SDSS)
סקר השמיים הדיגיטליים Sloan (sdss.org) ימפה בפירוט רבע מהשמים כולה, וקובע את המיקומים והבהירות המוחלטת של 100 מיליון חפצי שמים. זה גם ימדוד את המרחקים ליותר ממיליון גלקסיות וקוואזרים. קונסורציום המחקר האסטרופיזי (ARC) מפעיל את מצפה אפאצ'י פוינט, אתר הטלסקופים של SDSS.
SDSS הוא פרויקט משותף של אוניברסיטת שיקגו, פרמילאב, המכון ללימוד מתקדם, קבוצת ההשתתפות ביפן, אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, המעבדה הלאומית לוס אלמוס, מכון מקס פלאנק לאסטרונומיה (MPIA), מקס- פלאנק-מכון לאסטרופיסיקה (MPA), אוניברסיטת מדינת ניו מקסיקו, אוניברסיטת פיטסבורג, אוניברסיטת פרינסטון, מצפה הכוכבים הימי של ארצות הברית ואוניברסיטת וושינגטון.
המימון לפרויקט הוענק על ידי קרן אלפרד פ. סלואן, המוסדות המשתתפים, מינהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי, הקרן הלאומית למדע, מחלקת האנרגיה האמריקאית, מונבוקאגאקו היפנית וחברת מקס פלאנק.
חקר האניסוטרופיה של וויקינסון MICROWAVE (WMAP) הוא משימה של נאס"א שנבנתה בשותפות עם אוניברסיטת פרינסטון ומרכז טיסת החלל גודארד כדי למדוד את הטמפרטורה של קרינת הרקע הקוסמית, השארית החום מהמפץ הגדול. משימת WMAP חושפת תנאים כפי שהיו קיימים ביקום המוקדם על ידי מדידת תכונות קרינת הרקע הקוסמית של מיקרוגל על כל השמים. (http://map.gsfc.nasa.gov)
המקור המקורי: מהדורת חדשות SDSS
