Bildekreditt: SDSS
Astronomer fra Sloan Digital Sky Survey har samlet data for å bygge et presist tredimensjonalt kart som beskriver klyngene av galakser og mørk materie. SDSS-teamet - 200 astronomer i 13 land - målte universet til å inneholde 70% mørk energi (en mystisk kraft som avviser galakser fra hverandre), 25% mørk materie og 5% normal materie.
Astronomer fra Sloan Digital Sky Survey (SDSS) har foretatt den mest presise målingen til dags dato for den kosmiske klyngen av galakser og mørk materie, og forbedret vår forståelse av universets struktur og utvikling.
"Fra begynnelsen av prosjektet på slutten av 80-tallet har et av våre viktigste mål vært en presisjonsmåling av hvordan galakser klynger seg under påvirkning av tyngdekraften", forklarte Richard Kron, SDSS-direktør og professor ved University of Chicago.
SDSS Project-talsperson Michael Strauss fra Princeton University og en av hovedforfatterne for den nye studien utdypet at: "Dette klyngemønsteret koder for informasjon om både usynlig materie som trekker i galaksen og om frøsvingningene som dukket opp fra Big Bang."
Funnene er beskrevet i to artikler sendt til Astrophysical Journal og til Physical review D; de kan bli funnet på nettstedet fysikkfortrykk, www.arXiv.org, 28. oktober.
Kartlegging av fluktuasjoner
Den ledende kosmologiske modellen påkaller en rask utvidelse av rommet kjent som inflasjon, som strakk mikroskopiske kvantesvingninger i den brennende ettervirkningen av Big Bang til enorme skalaer. Etter at inflasjonen ble avsluttet, fikk tyngdekraften disse frøsvingningene til å vokse inn i galaksen og galakse-grupperingens mønstre observert i SDSS.
Bilder av disse frøsvingningene ble frigitt fra Wilkinson Microbiologi Anisotropy Probe (WMAP) i februar, som målte svingningene i relikvestrålingen fra det tidlige universet.
"Vi har laget det beste tredimensjonale kartet over universet til dags dato, og kartlagt over 200 000 galakser opp til to milliarder lysår unna over seks prosent av himmelen," sa en annen hovedforfatter av studien, Michael Blanton fra New York University. Gravitasjonsgruppemønstrene på dette kartet avslører universets sammensetning ut fra dens gravitasjonseffekter, og ved å kombinere målingene deres med de fra WMAP målte SDSS-teamet den kosmiske substansen til å bestå av 70 prosent mørk energi, 25 prosent mørk materie og fem prosent vanlig sak.
SDSS er to separate undersøkelser i en: galakser blir identifisert i 2D-bilder (til høyre), og har deretter sin avstand bestemt fra deres spekter for å lage et 2 milliarder lysår dypt 3D-kart (til venstre) der hver galakse er vist som et enkelt punkt, farge som representerer lysstyrken - dette viser bare de 66.976 våre av 205.443 galakser på kartet som ligger nær planet til jordens ekvator. (Klikk for jpg med høy oppløsning, versjon uten linjer.)
De fant ut at nøytrinoer ikke kunne være en viktig bestanddel av den mørke saken, og satt blant de sterkeste begrensningene hittil på deres masse. Endelig fant SDSS-forskningen at dataene stemmer overens med de detaljerte spådommene for inflasjonsmodellen.
KOSMISK KONFIRMASJON
Disse tallene gir en kraftig bekreftelse av de som er rapportert av WMAP-teamet. Inkluderingen av de nye SDSS-funnene hjelper til med å forbedre målenøyaktigheten, mer enn å halvere usikkerhetene fra WMAP om den kosmiske tettheten og på Hubble-parameteren (den kosmiske ekspansjonshastigheten). Dessuten stemmer de nye målingene godt overens med de tidligere toppmoderne resultatene som kombinerte WMAP med den anglo-australske 2dF-galakse rødskiftundersøkelsen.
"Ulike galakser, forskjellige instrumenter, forskjellige mennesker og forskjellige analyser - men resultatene er enige," sier Max Tegmark fra University of Pennsylvania, førsteforfatter på de to avisene. "Ekstraordinære påstander krever ekstraordinære bevis", sier Tegmark, "men vi har nå ekstraordinære bevis for mørk materie og mørk energi og må ta dem på alvor, uansett hvor urovekkende de virker."
De nye SDSS-resultatene (svarte prikker) er de hittil mest nøyaktige målingene av hvordan tettheten til universet svinger fra sted til sted på skalaer fra millioner av lysår. Disse og andre kosmologiske målinger stemmer overens med den teoretiske prediksjonen (blå kurve) for et univers bestående av 5% atomer, 25% mørk materie og 70% mørk energi. Jo større skalaer vi gjennomsnitt over, jo mer enhetlig vises universet. (Klikk for jpg med høy oppløsning, uten frills.)
"Den virkelige utfordringen er nå å finne ut hva disse mystiske stoffene faktisk er," sa en annen forfatter, David Weinberg fra Ohio State University.
SDSS STORSKALT FORBEDRING
SDSS er den mest ambisiøse astronomiske undersøkelsen noensinne har blitt foretatt, med mer enn 200 astronomer ved 13 institusjoner rundt om i verden.
“SDSS er virkelig to undersøkelser i en”, forklarte prosjektforsker James Gunn fra Princeton University. På de mest uberørte nettene bruker SDSS et CCD-kamera med bred felt (bygget av Gunn og teamet hans ved Princeton University og Maki Sekiguchi fra Japan Participation Group) for å ta bilder av nattehimmelen i fem brede bølgebånd med målet å bestemme plasseringen og absolutt lysstyrke for mer enn 100 millioner himmelobjekter i en fjerdedel av hele himmelen. Når det var ferdig, var kameraet det største noensinne bygget for astronomiske formål, og samlet inn data med en hastighet på 37 gigabyte i timen.
Om netter med måneskinn eller mildt skydekke blir bildekameraet erstattet med et par spektrografer (bygget av Alan Uomoto og teamet hans ved The Johns Hopkins University). De bruker optiske fibre for å oppnå spektre (og dermed rødskift) av 608 gjenstander om gangen. I motsetning til tradisjonelle teleskoper der netter blir delt ut blant mange astronomer som utfører en rekke vitenskapelige programmer, er det spesielle formål 2,5 meter SDSS-teleskop ved Apache Point Observatory i New Mexico viet utelukkende til denne undersøkelsen, for å operere hver klar natt i fem år .
Den første offentlige datautgivelsen fra SDSS, kalt DR1, inneholdt rundt 15 millioner galakser, med rødskiftavstandsmålinger for mer enn 100 000 av dem. Alle målinger som ble brukt i funnene som ble rapportert her, vil være en del av den andre datautgivelsen, DR2, som vil bli gjort tilgjengelig for det astronomiske samfunnet tidlig i 2004.
Strauss sa at SDSS nærmer seg halvveis i målet sitt å måle en million galakse og kvasar rødskift.
"Den virkelige spenningen her er at forskjellige bevislinjer fra den kosmiske mikrobølgebakgrunnen (CMB), storskala struktur og andre kosmologiske observasjoner alle gir oss et konsistent bilde av et univers dominert av mørk energi og mørk materie," sa Kevork Abazajian fra Fermi National Accelerator Laboratory og Los Alamos National Laboratory.
Originalkilde: Sloan Digital Sky Survey News Release
