A csúcstechnológiát alkalmazva számos új csillagászati adatra, a Sloan Digital Sky Survey (SDSS) kutatói ma beszámoltak a kozmikus nagyítás első robusztus észleléséről nagy léptékben, Einstein általános relativitáselméletének előrejelzésével, amelyet a galaxisok eloszlására alkalmaznak. , sötét anyag és távoli kvazárok.
Ezek az eredmények, amelyeket elfogadtak az Astrophysical Journalban való közzétételre, részletezik azokat a finom torzításokat, amelyekben a fény megy keresztül, amikor a távoli kvazárokról a sötét anyag és a galaxisok hálózatán halad keresztül, mielőtt a Földön megfigyelőket elérnének.
Az SDSS felfedezés véget vet egy két évtizedes nézeteltérésnek a korábbi nagyítási mérések és a galaxisok, a sötét anyag és az univerzum általános geometriája közötti kapcsolat kozmológiai tesztei között.
„A háttér-galaxisok alakjának torzulását a gravitációs lencsék miatt először egy évtizeddel ezelőtt figyelték meg, de senki sem volt képes megbízhatóan érzékelni a lencsejel nagyító részét” - magyarázta Ryan Scranton, a Pittsburghi Egyetem vezető kutatója.
Amint a fény eléri 10 milliárd éves utazását egy távoli kvazártól, azt elhajlik és fókuszálja a sötét anyag és a galaxisok gravitációs vonzása, amely gravitációs lencse néven ismert hatás. Az SDSS kutatói véglegesen meghatározták a kvazárok enyhe megvilágosodását vagy „nagyítását”, és a hatást a kvazárfény útja mentén összekapcsolják a galaxisok és a sötét anyag sűrűségével. Az SDSS csapata észlelte ezt a nagyítást 200 000 kvazár fényerejében.
Míg a gravitációs lencse alapvető előrejelzése Einstein általános relativitásának, az SDSS együttműködés felfedezése új dimenziót ad.
„A nagyítóhatás megfigyelése fontos megerősítés az Einstein elméletének alapvető előrejelzéséhez” - magyarázta Bob Nichol SDSS munkatársa a Portsmouthi Egyetemen (Egyesült Királyság). "Ez egy kritikus konzisztencia-ellenőrzést is nyújt nekünk a galaxisok, galaxiscsoportok és a sötét anyag kölcsönhatásának magyarázata céljából kifejlesztett szabványos modellben."
A csillagászok két évtizede megpróbálták megmérni a gravitációs lencse ezen aspektusát. A nagyítási jelnek azonban nagyon kicsi a hatása - az egyes kvazárokról származó fény néhány százalékkal növekszik. Egy ilyen apró változás észleléséhez nagyon nagy mennyiségű kvazárral volt szükség, fényességük pontos mérésével.
"Noha a múltban sok csoport számolt be a kozmikus nagyítás észleléséről, az adatkészlet nem volt elég nagy vagy pontos, hogy lehetővé tegye a végleges mérést, és az eredményeket nehéz összeegyeztetni a szokásos kozmológiával" - tette hozzá Brice Menard, a Princeton, NJ, Advanced Study Institute.
A áttörés ez év elején történt, egy pontosan kalibrált mintával, amely 13 millió galaxist és 200 000 kvazárt tartalmaz az SDSS katalógusból. Az SDSS-ből rendelkezésre álló teljesen digitális adatok sok technikai problémát megoldottak, amelyek korábban a nagyítás mérésére tett kísérletekkel sújtottak. Az új mérés kulcsa azonban az volt, hogy kidolgozzanak egy új módszert kvazárok megtalálására az SDSS-adatokban.
"A számítógépes tudomány és a statisztika világából élvonalbeli ötleteket vettünk fel és adatainkra alkalmaztuk" - magyarázta Gordon Richards a Princetoni Egyetemen.
Richards kifejtette, hogy új statisztikai technikák alkalmazásával az SDSS tudósai képesek voltak kinyerni a hagyományos módszerekkel tízszer nagyobb méretű kvazárok mintáját, lehetővé téve a nagyítási jel megkereséséhez szükséges rendkívüli pontosságot. "A lencsés jel tiszta észlelését nem lehetett volna megtenni ezen technikák nélkül" - fejezte be Richards.
A galaxisok, a kozmikus mikrohullámú háttér és a távoli szupernóvák széles körű eloszlásának közelmúltbeli megfigyelései alapján a csillagászok kidolgozták a kozmológia „standard modelljét”. Ebben a modellben a látható galaxisok az univerzum teljes tömegének csak kis részét képviselik, a fennmaradó rész sötét anyagból készül.
A kozmikus nagyítási jel korábbi méréseinek ezzel a modellel való egyeztetéséhez azonban hihetetlen feltételezéseket kellett tenni arról, hogy a galaxisok hogyan oszlanak el a domináns sötét anyaghoz viszonyítva. Néhányan arra a következtetésre jutottak, hogy az alapvető kozmológiai kép hibás vagy legalábbis következetlen. A pontosabb SDSS-eredmények azonban azt mutatják, hogy a korábbi adatkészletek valószínűleg nem feleltek meg a mérés kihívásának.
"Az SDSS-ről származó minőségi adatokkal és a kvazárok szelektálásának sokkal jobb módszerével a pihenésre adtuk ezt a problémát" - mondta Scranton. "Méréseink megegyeznek azzal, amit az univerzum mond nekünk, és a bosszantó nézeteltérés megoldódott."
"Most, hogy bebizonyítottuk, hogy megbízhatóan mérhetjük a kozmikus nagyítást, a következő lépés az lesz, hogy azt eszközként használjuk a galaxisok, a sötét anyag és a fény kölcsönhatásának sokkal részletesebb tanulmányozására" - mondta Andrew Connolly a Pittsburghi Egyetemen.
Eredeti forrás: SDSS sajtóközlemény
