Bildkredit: SDSS
Sedan upptäckten för flera år sedan av en mystisk kraft, kallad mörk energi, som verkar påskynda universum, har astronomer letat efter ytterligare bevis för att antingen stödja eller rabattera denna teori. Astronomer från Sloan Digital Sky Survey har hittat fluktuationer i kosmisk bakgrundstrålning som matchar det avvisande inflytandet från mörk energi.
Forskare från Sloan Digital Sky Survey meddelade upptäckten av oberoende fysiska bevis för förekomsten av mörk energi.
Forskarna fann ett avtryck av mörk energi genom att korrelera miljontals galaxer i Sloan Digital Sky Survey (SDSS) och kosmiska mikrovågsbakgrundstemperaturkarta från NASA: s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Forskarna hittade mörk energis "skugga" på den forntida kosmiska strålningen, en relik av kyld strålning från Big Bang.
Med kombinationen av resultat från dessa två stora himmelundersökningar ger denna upptäckt fysiska bevis för förekomsten av mörk energi; ett resultat som kompletterar tidigare arbete med universums acceleration mätt från avlägsna supernovaer. Observationer från ballongobservationer av millimetrisk extremagalaktisk strålning och geofysik (BOOMERANG) av kosmisk mikrovågsugnbakgrund (CMB) var också en del av de tidigare resultaten.
Mörk energi, en viktig del av universum och en av de största vetenskapliga förhållandena, är gravitativt avvisande snarare än attraktiv. Detta får universums expansion att påskyndas, i motsats till attraktionen av vanlig (och mörk) materia, vilket skulle få den att bromsa upp.
"I ett plant universum inträffar effekten vi observerar endast om du har ett universum med mörk energi", förklarade huvudforskaren Dr. Ryan Scranton vid University of Pittsburghs fysik- och astronomiavdelning. "Om universum bara var sammansatt av materia och fortfarande platt, skulle denna effekt inte existera."
”Eftersom fotoner från den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) reser till oss från 380 000 år efter Big Bang, kan de uppleva ett antal fysiska processer, inklusive den integrerade Sachs-Wolfe-effekten. Denna effekt är ett avtryck eller en skugga av mörk energi på mikrovågor. Effekten mäter också förändringarna i temperaturen på kosmisk mikrovågsbakgrund på grund av effekterna av tyngdkraften på fotonernas energi ”, tilllade Scranton.
Upptäckten är "en fysisk upptäckt av mörk energi, och mycket komplementär till andra upptäckter av mörk energi" tilllade Dr. Bob Nichol, en SDSS-samarbetspartner och docent i fysik vid Carnegie Mellon University i Pittsburgh. Nichol liknade den integrerade Sachs-Wolfe-effekten med att titta på en person som står framför ett soligt fönster: ”Du ser bara deras konturer och känner igen dem från just denna information. På samma sätt har signalen vi ser rätt kontur (eller skugga) som vi förväntar oss för mörk energi, ”sa Nichol.
”Speciellt är signalens färg samma som färgen på den kosmiska mikrovågsbakgrunden, vilket bevisar att den är kosmologisk och inte någon irriterande förorening,” tilllade Nichol.
”Detta arbete ger fysisk bekräftelse på att man behöver mörk energi för att samtidigt förklara både CMB- och SDSS-data, oberoende av supernovearbetet. Sådana korskontroller är viktiga inom vetenskapen, ”tilllade Jim Gunn, projektforskare vid SDSS och professor i astronomi vid Princeton University.
Dr. Andrew Connolly från University of Pittsburgh förklarade att fotoner som strömmar från den kosmiska mikrovågsbakgrunden passerar genom många koncentrationer av galaxer och mörk materia. När de faller i en gravitationsbrunn får de energi (precis som en boll som rullar nerför en kulle). När de kommer ut tappar de energi (igen som en boll som rullar uppför en kulle). Fotografiska bilder av mikrovågorna blir mer blå (dvs mer energiska) när de faller in mot dessa superklustera koncentrationer och sedan blir mer röda (dvs mindre energiska) när de klättrar bort från dem.
”I ett universum som mestadels består av normal materia skulle man förvänta sig att nettopåverkan av de röda och blåa skifterna skulle avbryta. Men under de senaste åren upptäcker vi att de flesta sakerna i vårt universum är onormala på det att det är gravitativt avvisande snarare än gravitationsmässigt attraktivt, ”förklarade Albert Stebbins, forskare vid NASA / Fermilab Astrophysics Center Fermi National Accelerator Laboratory, ett SDSS-samarbete institution. "Det här onormala materialet vi kallar mörk energi."
SDSS-kollaboratör Connolly sa att om gravitationsbrunnens djup minskar medan fotonen rör sig genom den så skulle fotonen gå ut med lite mer energi. ”Om detta var sant, skulle vi förvänta oss att se att den kosmiska mikrovågsbakgrundstemperaturen är något varmare i regioner med fler galaxer. Det här är exakt vad vi hittade. ”
Stebbins tilllade att den nettoenergiförändring som förväntas från en enda masskoncentration är mindre än en del i en miljon och forskare var tvungna att titta på ett stort antal galaxer innan de kunde förvänta sig att se effekten. Han sa att resultaten bekräftar att mörk energi finns i relativt små masskoncentrationer: endast 100 miljoner ljusår där de tidigare observerade effekterna mörk energi fanns i en skala på 10 miljarder ljusår över. En unik aspekt av SDSS-uppgifterna är dess förmåga att noggrant mäta avståndet till alla galaxer från fotografisk analys av deras fotometriska rödförskjutningar. "Därför kan vi se intrycket av denna effekt på CMB växa som en funktion av universums ålder," sade Connolly. "Så småningom kanske vi kan bestämma naturen på den mörka energin från mätningar som dessa, även om det är lite i framtiden."
”För att dra slutsatsen att mörk energi finns måste vi bara anta att universum inte är böjda. Efter att resultaten från Wilkinson Microwave Anisotropy Probe kom in (i februari 2003), är det ett väl accepterat antagande, ”förklarade Scranton. ”Det här är väldigt spännande. Vi visste inte om vi kunde få en signal så vi spenderade mycket tid på att testa data mot förorening från vår galax eller andra källor. Att få resultaten så lika kraftigt som de gjorde var extremt tillfredsställande. ”
Upptäckterna gjordes i 3 400 kvadratgrader av himlen som undersökts av SDSS.
"Denna kombination av rymdbaserad mikrovågsugn och markbaserad optisk data gav oss detta nya fönster i egenskaperna för mörk energi," säger David Spergel, en kosmolog från Princeton University och medlem av WMAP: s vetenskapsteam. ”Genom att kombinera WMAP- och SDSS-data har Scranton och hans kollaboratörer visat att mörk energi, oavsett vad det är, är något som inte lockas av tyngdkraften, inte ens på de stora skalorna som undersöks av Sloan Digital Sky Survey.
"Detta är ett viktigt ledtråd för fysiker som försöker förstå den mystiska mörka energin," tilllade Spergel.
Förutom de huvudsakliga utredarna Scranton, Connolly, Nichol och Stebbins, bidrog Istavan Szapudi från University of Hawaii till forskningen. Andra som är inblandade i analysen inkluderar Niayesh Afshordi från Princeton University, Max Tegmark vid University of Pennsylvania och Daniel Eisenstein från University of Arizona.
OM SLOAN DIGITAL SKY Survey (SDSS)
Sloan Digital Sky Survey (sdss.org) kartlägger i detalj en fjärdedel av hela himlen och bestämmer positionerna och absolut ljusstyrka för 100 miljoner himmelobjekt. Den kommer också att mäta avståndet till mer än en miljon galaxer och kvasarer. Astrophysical Research Consortium (ARC) driver Apache Point Observatory, platsen för SDSS-teleskop.
SDSS är ett gemensamt projekt från University of Chicago, Fermilab, Institute for Advanced Study, Japan Participation Group, Johns Hopkins University, Los Alamos National Laboratory, Max-Planck-Institute for Astronomy (MPIA), Max- Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, University of Pittsburgh, Princeton University, United States Naval Observatory och University of Washington.
Finansiering för projektet har tillhandahållits av Alfred P. Sloan-stiftelsen, de deltagande institutionerna, National Aeronautics and Space Administration, National Science Foundation, U.S. Department of Energy, den japanska Monbukagakusho och Max Planck Society.
WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP) är ett NASA-uppdrag som byggs i samarbete med Princeton University och Goddard Space Flight Center för att mäta temperaturen på den kosmiska bakgrundsstrålningen, den kvarvarande värmen från Big Bang. WMAP-uppdraget avslöjar förhållandena som de fanns i det tidiga universum genom att mäta egenskaperna hos den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen över full himmel. (Http://map.gsfc.nasa.gov)
Originalkälla: SDSS News Release
