Astrofysiker som studerar expansionen av universum med de största galaxkatalogerna som någonsin har monterats inleds i en spännande era av precisionskosmologi. Förra veckan utfärdade Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sin slutgiltiga offentliggörande av data, och forskare som arbetade i sitt största program, Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), presenterade också sina slutliga resultat vid American Astronomical Society-mötet i Seattle, Washington.
Genom att kartlägga över 10 000 kvadratgrader - 25% av himlen - mäter BOSS "vårt universums accelererade expansion med världens största undersökning av extragalaktisk rödförskjutning", enligt SDSS-III-direktör Daniel Eisenstein från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. BOSS-resultaten inkluderar nya och exakta mätningar av universums expansionshastighet (kallas "Hubble-konstanten") och materiedensitet, som inkluderar mörk materia, stjärnor, gas och damm.
BOSS genomförde sina observationer vid 2,5 meter Sloan Foundation Telescope vid Apache Point Observatory i New Mexico och producerade spektra och rumsliga positioner för 1,5 miljon galaxer och 300 000 kvasarer i en volym som motsvarar en kub med en längd på 8,5 miljarder ljusår på en sida (se bilden ovan). Astronomer använde detta rika datasätt för att kartlägga objektets fördelningar och för att upptäcka den karakteristiska skalan som är intryckt av baryons akustiska svängningar i det tidiga universum. Ljudvågor sprider sig utåt med tiden, som krusningar som sprider sig i ett damm, och indikeras av en storskalig klustrsignal i galaxernas position relativt varandra (se bild nedan). Genom att analysera denna signal vid olika tidpunkter är det möjligt att studera beteendet hos den mystiska "mörka energin" som orsakar universums accelererande expansion.
I BOSSs slutliga resultat mätte hundratals forskare i det internationella samarbetet denna skala med en aldrig tidigare skådad precision. I synnerhet presenterade Ashley Ross från Ohio State University resultat som demonstrerade kraften i att kombinera en analys av de tvärgående och synfria fördelningarna av galaxer. I ett papper av Eric Aubourg och kollaboratörer mätte BOSS-astronomer den kosmiska avståndsskalan för galaxer i det "lokala" universum och av kvasarer i distansuniverset med imponerande små systematiska fel - på mindre än 1% -nivån - i kombination med kosmisk mikrovågsugn bakgrund begränsningar. Deras kosmologiska analys ger en mätning av Hubble-konstanten och materiens täthet i universum som överensstämmer med en ”platt” mörk mörk materia-kosmologi med en kosmologisk konstant (se nedan). Kosmologiska modeller inklusive krökning, utvecklande mörk energi eller massiva neutrinoer utesluts inte helt utan stöds mindre av uppgifterna än tidigare. Andra resultat från samarbetet kommer att lämnas in för publicering under de kommande månaderna.
BOSS-datasättet ”representerar guldstandarden vid kartläggning av nätverket av galaxer som omfattar universums storskaliga struktur ... Uppgifterna gör det möjligt för oss att med större precision än någonsin spåra närvaron av mörk energi, gravitationens uppförande på kosmiska skalor och effekten av massiva neutrinoer, säger Chris Blake från Swinburne University, inte ansluten till samarbetet.
Var kommer BOSS-teamet att gå härifrån? Samarbetet har påbörjat arbetet med SDSS-IV, vars sexåriga uppdrag inkluderar en ambitiös utökad BOSS-undersökning. Enligt eBOSS målkoordinator Jeremy Tinker från New York University kommer eBOSS-observationer av över 700 000 kvasarer att mäta avståndsskalan exakt "vid en mycket högre rödförskjutningsregime som inte omfattas av nuvarande storskaliga undersökningar."
Du kan läsa mer om BOSS och uppdateringar om de tre andra komponenten i SDSS i vår tidigare artikel här.
SDSS webbplats
(Fullständig avslöjande: Ramin Skibba hade varit medlem i BOSS-samarbetet under 2010–2012.)
