Astrofysikere som studerer utvidelsen av universet med de største galakskatalogene som noen gang er samlet, innleder en spennende tid med presisjonskosmologi. I forrige uke ga Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sin endelige offentlige datautgivelse, og forskere som jobber i det største programmet, Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), presenterte også sine endelige resultater på American Astronomical Society-møtet i Seattle, Washington.
Ved å kartlegge over 10.000 kvadratgrader - 25% av himmelen - måler BOSS «universets akselererte utvidelse med verdens største ekstragalaktiske rødskiftundersøkelse», ifølge SDSS-III-direktør Daniel Eisenstein ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. BOSS-resultatene inkluderer nye og presise målinger av universets ekspansjonshastighet (kalt "Hubble-konstanten") og materitetstetthet, som inkluderer mørk materie, stjerner, gass og støv.
BOSS gjennomførte observasjonene sine på 2,5 meter Sloan Foundation Telescope ved Apache Point Observatory i New Mexico, og produserte spektra og romlige stillinger for 1,5 million galakser og 300.000 kvasarer i et volum som tilsvarer en kube med lengde 8,5 milliarder lysår på en side (se bildet over). Astronomer brukte dette rike datasettet for å kartlegge objektenes fordelinger og for å oppdage den karakteristiske skalaen som er preget av baryons akustiske svingninger i det tidlige universet. Lydbølger forplanter seg utover med tiden, som krusninger som sprer seg i et tjern, og indikeres av et storstilt klyngesignal i posisjonene til galakser i forhold til hverandre (se illustrasjon nedenfor). Ved å analysere dette signalet til forskjellige tider, er det mulig å studere oppførselen til den mystiske "mørke energien" som forårsaker den akselererende ekspansjonen av universet.
I BOSSs endelige resultater målte hundrevis av forskere i det internasjonale samarbeidet denne skalaen med enestående presisjon. Spesielt Ashley Ross fra Ohio State University presenterte resultater som demonstrerte kraften i å kombinere en analyse av tverrgående og siktlinjefordeling av galakser. I en artikkel av Eric Aubourg og kollaboratører, målte BOSS-astronomer den kosmiske avstandsskalaen til galakser i det “lokale” universet og av kvasarer i distanseuniverset med imponerende små systematiske feil - på mindre enn 1% -nivået - når de ble kombinert med kosmisk mikrobølgeovn bakgrunnsbegrensninger. Deres kosmologiske analyse gir en måling av Hubble-konstanten og materiens tetthet i universet, i samsvar med en "flat" kald mørk materie-kosmologi med en kosmologisk konstant (se nedenfor). Kosmologiske modeller inkludert krumning, utvikling av mørk energi eller massive nøytrinoer er ikke helt utelukket, men støttes mindre av dataene enn før. Andre resultater fra samarbeidet vil bli lagt ut for publisering i løpet av de kommende månedene.
BOSS-datasettet “representerer gullstandarden når vi skal kartlegge nettverket av galakser som omfatter den store skalaen til universet… Dataene gjør det mulig for oss å spore, med større presisjon enn noen gang før, tilstedeværelsen av mørk energi, oppførselen til tyngdekraften på kosmiske skalaer, og effekten av massive nøytrinoer, sier Chris Blake fra Swinburne University, ikke tilknyttet samarbeidet.
Hvor vil BOSS-teamet gå herfra? Samarbeidet har startet arbeidet med SDSS-IV, hvis seks år lange oppdrag inkluderer en ambisiøs utvidet BOSS (eBOSS) undersøkelse. Ifølge eBOSS målrettingskoordinator Jeremy Tinker fra New York University, vil eBOSS-observasjoner av over 700 000 kvasarer nøyaktig måle avstandsskalaen "ved et mye høyere rødskift-regime som ikke dekkes av nåværende storskala undersøkelser."
Du kan lese mer om BOSS og oppdateringer om de tre andre komponentene til SDSS i vår forrige artikkel her.
SDSS nettsted
(Full avsløring: Ramin Skibba hadde vært medlem av BOSS-samarbeidet i løpet av 2010-2012.)
