Bildkredit: SDSS
Astronomer från Sloan Digital Sky Survey har samlat data för att bygga en exakt tredimensionell karta som beskriver kluster av galaxer och mörk materia. SDSS-teamet - 200 astronomer i 13 länder - mätte universum för att innehålla 70% mörk energi (en mystisk kraft som avvisar isär galaxer), 25% mörk materia och 5% normal materia.
Astronomer från Sloan Digital Sky Survey (SDSS) har gjort den mest exakta mätningen hittills av den kosmiska sammanslagningen av galaxer och mörk materia, och förfina vår förståelse för universums struktur och utveckling.
”Från början av projektet i slutet av 80-talet har ett av våra viktigaste mål varit en precisionsmätning av hur galaxer kluster under påverkan av gravitation”, förklarade Richard Kron, SDSS: s direktör och professor vid University of Chicago.
SDSS-projektets talesman Michael Strauss från Princeton University och en av huvudförfattarna för den nya studien utarbetade att: "Detta klustermönster kodar information om både osynlig materia som drar på galaxerna och om utsädesfluktuationerna som kom från Big Bang."
Resultaten beskrivs i två artiklar som lämnats in till Astrophysical Journal och till Physical review D; de kan hittas på fysikens förtryck webbplats, www.arXiv.org, den 28 oktober.
MAPPA FLUKTUATIONER
Den ledande kosmologiska modellen åberopar en snabb expansion av rymden känd som inflation som sträckte mikroskopiska kvantfluktuationer i den brinnande efterdyningarna av Big Bang till enorma skalor. Efter att inflationen avslutades orsakade tyngdekraften dessa utsädesfluktuationer att växa in i galaxerna och galaxens klustermönster som observerades i SDSS.
Bilder av dessa utsädesfluktuationer släpptes från Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) i februari, som mätte fluktuationerna i relikstrålningen från det tidiga universum.
"Vi har hittills den bästa tredimensionella kartan över universum och kartlagt över 200 000 galaxer upp till två miljarder ljusår bort över sex procent av himlen", sa en annan huvudförfattare till studien, Michael Blanton från New York University. Gravitationsgruppsmönstren på denna karta avslöjar universums sammansättning från dess gravitationseffekter och genom att kombinera deras mätningar med det från WMAP mätte SDSS-teamet den kosmiska substansen till att bestå av 70 procent mörk energi, 25 procent mörk substans och fem procent vanlig materia.
SDSS är två separata undersökningar i en: galaxer identifieras i 2D-bilder (till höger), och har sedan sitt avstånd bestämt från deras spektrum för att skapa en 2 miljarder ljusår djup 3D-karta (vänster) där varje galax visas som en enda punkt, färg som representerar ljusstyrkan - detta visar bara de 66 976 våra av 205 443 galaxer på kartan som ligger nära planet för jordens ekvator. (Klicka för högupplöst jpg, version utan linjer.)
De fann att neutrinoer inte kunde utgöra en viktig beståndsdel av den mörka materien, vilket sätter bland de starkaste begränsningarna hittills på deras massa. Slutligen fann SDSS-forskningen att uppgifterna överensstämmer med de detaljerade förutsägelserna för inflationsmodellen.
KOSMISK BEKRÄFTNING
Dessa nummer ger en kraftfull bekräftelse på de som rapporterats av WMAP-teamet. Införandet av de nya resultaten från SDSS hjälper till att förbättra mätnoggrannheten, mer än att halvera osäkerheterna från WMAP om den kosmiska materialtätheten och på Hubble-parametern (den kosmiska expansionshastigheten). Dessutom överensstämmer de nya mätningarna väl med de tidigare toppmoderna resultaten som kombinerade WMAP med den Anglo-australiska 2dF galaxrödskiftundersökningen.
”Olika galaxer, olika instrument, olika människor och olika analyser - men resultaten är överens”, säger Max Tegmark från University of Pennsylvania, första författare på de två tidningarna. "Extraordinära påståenden kräver extraordinära bevis", säger Tegmark, "men vi har nu extraordinära bevis för mörk materia och mörk energi och måste ta dem på allvar oavsett hur störande de verkar."
De nya SDSS-resultaten (svarta prickar) är de mest exakta mätningarna hittills av hur universitetens täthet varierar från plats till plats på skalor av miljoner ljusår. Dessa och andra kosmologiska mätningar överensstämmer med den teoretiska förutsägelsen (blå kurva) för ett universum som består av 5% atomer, 25% mörk materia och 70% mörk energi. Ju större vågar vi genomsnitts över, desto mer enhetligt visas universumet. (Klicka för högupplöst jpg, inga krusiduller version.)
"Den verkliga utmaningen är nu att räkna ut vilka dessa mystiska ämnen faktiskt är", sa en annan författare, David Weinberg från Ohio State University.
SDSS STORA SKALFÖRETAG
SDSS är den mest ambitiösa astronomiska undersökningen som någonsin har genomförts, med mer än 200 astronomer vid 13 institutioner runt om i världen.
”SDSS är verkligen två undersökningar i en”, förklarade projektforskare James Gunn från Princeton University. På de mest orörda nätter använder SDSS en CCD-kamera med bred fält (byggd av Gunn och hans team vid Princeton University och Maki Sekiguchi från Japan Participation Group) för att ta bilder av natthimlen i fem breda vågband med målet att bestämma positionen och absolut ljusstyrka för mer än 100 miljoner himmelobjekt i en fjärdedel av hela himlen. När den var klar var kameran den största som någonsin byggts för astronomiska ändamål och samlade in data med en hastighet av 37 gigabyte per timme.
På nätter med moonshine eller milt molntäcke ersätts bildkamera med ett par spektrografer (byggd av Alan Uomoto och hans team vid Johns Hopkins University). De använder optiska fibrer för att erhålla spektra (och därmed rödförskjutning) av 608 objekt i taget. Till skillnad från traditionella teleskop där nätterna delas ut bland många astronomer som utför en rad vetenskapliga program, är det specialmässiga 2,5 m SDSS-teleskopet vid Apache Point Observatory i New Mexico ägnat enbart till denna undersökning för att fungera varje klar natt i fem år .
Den första offentliga datautgivningen från SDSS, kallad DR1, innehöll cirka 15 miljoner galaxer, med rödförskjutningsmätningar för mer än 100 000 av dem. Alla mätningar som använts i de fynd som rapporterats här skulle vara en del av den andra dataleasen, DR2, som kommer att göras tillgänglig för det astronomiska samhället i början av 2004.
Strauss sade att SDSS närmar sig halvvägs punkten i sitt mål att mäta en miljon galax och kvasar redshifts.
"Den verkliga spänningen här är att olika linjer med bevis från den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB), storskalig struktur och andra kosmologiska observationer alla ger oss en konsekvent bild av ett universum som domineras av mörk energi och mörk materia", sade Kevork Abazajian från Fermi National Accelerator Laboratory och Los Alamos National Laboratory.
Ursprungskälla: Nyheter om Sloan Digital Sky Survey
