החוקרים מ Sloan Digital Sky Survey (SDSS) דיווחו היום על איתור מדעי המחשב החדשים על שפע של נתונים אסטרונומיים חדשים, תחזית לתורת היחסות הכללית של איינשטיין שהופעלה להפצת הגלקסיות. , חומר אפל וקוואזרים רחוקים.
ממצאים אלה, שהתקבלו לפרסום בכתב העת The Astrophysical, מפרטים את העיוותים העדינים שאור עובר בזמן שהוא עובר מקוואזרים רחוקים דרך רשת החומר האפל והגלקסיות לפני שהם מגיעים לתצפיתנים כאן על כדור הארץ.
תגלית SDSS מסיימת מחלוקת בת שני עשור בין מדידות הגדלה קודמות ובדיקות קוסמולוגיות אחרות של הקשר בין גלקסיות, חומר אפל והגיאומטריה הכוללת של היקום.
"עיוות הצורות של גלקסיות רקע כתוצאה מעדשות כבידה נצפה לראשונה לפני למעלה מעשור, אך איש לא הצליח לאתר בצורה מהימנה את חלק ההגדלה של אות העדשות", הסביר חוקר הראשי ראיין סקראנטון מאוניברסיטת פיטסבורג.
כאשר האור עושה את מסעו של 10 מיליארד שנה מקוואר רחוק, הוא מוסח וממוקד על ידי משיכת הכבידה של חומר אפל וגלקסיות, אפקט המכונה עדשת כבידה. חוקרי SDSS מדדו באופן סופי את ההבהרה הקלה או "הגדלה" של הקוואזרים ומחברים את האפקט לצפיפות הגלקסיות והחומר האפל לאורך נתיב האור של הקוואר. צוות SDSS זיהה הגדלה זו בבהירות של 200,000 קוואזרים.
בעוד שהעדשת כבידה היא תחזית בסיסית ליחסות הכללית של איינשטיין, הגילוי של שיתוף הפעולה ב- SDSS מוסיף מימד חדש.
"התבוננות באפקט ההגדלה היא אישור חשוב לניבוי בסיסי של התיאוריה של איינשטיין", הסביר משתף SDSS, בוב ניקול מאוניברסיטת פורטסמות '(בריטניה). "זה גם נותן לנו בדיקת עקביות מכריעה על המודל הסטנדרטי שפותח כדי להסביר את יחסי הגומלין בין גלקסיות, אשכולות גלקסיות וחומר אפל."
אסטרונומים מנסים למדוד היבט זה של עדשת הכבידה מזה שני עשורים. עם זאת, אות ההגדלה הוא אפקט קטן מאוד - עד כמה אחוזים גדלים באור שמגיע מכל קוואזאר. איתור שינוי כה קטן הצריך מדגם גדול מאוד של קוואזרים עם מדידות מדויקות של בהירותם.
"בעוד שקבוצות רבות דיווחו על גילויים של הגדלה קוסמית בעבר, מערכי הנתונים שלהם לא היו גדולים מספיק או מדויקים מספיק כדי לאפשר מדידה מוחלטת, והתוצאות היו קשה להתיישב עם הקוסמולוגיה הסטנדרטית," הוסיף בריס מנארד, חוקר במחקר המכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון, ג'יי.ג'יי.
הפריצה הגיעה מוקדם יותר השנה באמצעות מדגם מכויל מדויק של 13 מיליון גלקסיות ו -200,000 קוואסים מקטלוג SDSS. הנתונים הדיגיטליים המלאים הזמינים מ- SDSS פתרו רבות מהבעיות הטכניות שפקדו ניסיונות קודמים למדידת הגדלה. עם זאת, המפתח למדידה החדשה היה פיתוח של דרך חדשה למצוא קוואזרים בנתוני SDSS.
"לקחנו רעיונות חדישים מעולם מדעי המחשב והסטטיסטיקה והפעלנו אותם על הנתונים שלנו", הסביר גורדון ריצ'רדס מאוניברסיטת פרינסטון.
ריצ'רדס הסביר כי על ידי שימוש בטכניקות סטטיסטיות חדשות, מדעני SDSS הצליחו להוציא מדגם של קוואזרים הגדולים פי עשרה מהשיטות המקובלות, מה שמאפשר דיוק יוצא דופן הנדרש כדי למצוא את אות ההגדלה. "הגילוי הברור שלנו של אות העדשה לא יכול היה להיעשות ללא טכניקות אלה", סיכם ריצ'רדס.
תצפיות אחרונות על התפלגות גלקסיות רחבות היקף, רקע המיקרוגל הקוסמי וסופרנובות רחוקות הובילו את האסטרונומים לפתח 'מודל סטנדרטי' של הקוסמולוגיה. במודל זה גלקסיות גלויות מייצגות רק חלק קטן מכל מסת היקום, והשאר עשוי מחומר אפל.
אך כדי ליישב מדידות קודמות של אות ההגדלה הקוסמית עם מודל זה, נדרשו להניח הנחות בלתי מתקבלות על הדעת כיצד חלוקות הגלקסיות ביחס לחומר האפל השולט. זה הוביל לחלק מהמסקנה שהתמונה הקוסמולוגית הבסיסית הייתה לא נכונה או לפחות לא עקבית. עם זאת, התוצאות המדויקות יותר של SDSS מצביעות על כך שמערכות נתונים קודמות ככל הנראה לא עמדו באתגר המדידה.
"עם נתוני האיכות של SDSS והשיטה הרבה יותר טובה שלנו לבחור קוואזרים, שמנו את הבעיה הזו למנוחה," אמר סקרנטון. "המדידה שלנו מסכמת עם שאר הדברים שהיקום אומר לנו והמחלוקת המציקה נפתרת."
"כעת, לאחר שהוכחנו שאנו יכולים לבצע מדידה אמינה של הגדלה קוסמית, השלב הבא יהיה להשתמש בו ככלי לחקר האינטראקציה בין גלקסיות, חומר אפל ואור בפירוט הרבה יותר גדול," אמר אנדרו קונולי. מאוניברסיטת פיטסבורג.
המקור המקורי: מהדורת חדשות SDSS
