Всесторонний анализ самой большой из когда-либо созданных трехмерных карт вселенной был выпущен в рамках проекта Sloan Digital Sky Survey (SDSS), в который входят ученые из штата Пенсильвания. Новые результаты заполняют наиболее значительные пробелы в нашем исследовании истории Вселенной и были получены в результате расширенного спектроскопического исследования колебаний бариона (eBOSS), которое является одним из компонентных исследований SDSS.
Это описание космического распределения более двух миллионов галактик и квазаров, охватывающее почти всю историю Вселенной, является результатом многолетних усилий большой международной команды ученых.
Новая трехмерная карта и ее анализ не только расширяют наше понимание истории и структуры Вселенной. Она также обеспечивают основу, которая может способствовать новым открытиям.
Наблюдения были получены в обсерватории Апач Поинт в Нью-Мексико.
Ученые достаточно хорошо знают древнюю историю Вселенной, и недавнюю историю ее расширения, но в середине 11 миллиардов лет существует серьезный пробел. В течение пяти лет исследователи работали над тем, чтобы восполнить этот пробел.
Мы находимся в центре этой карты. Вставка для каждого участка карты с цветовой кодировкой включает изображение типичной галактики или квазара из этого раздела, а также сигнал шаблона, который там измеряет команда eBOSS. Когда мы смотрим вдаль, мы оглядываемся назад во времени. Таким образом, расположение этих сигналов показывает скорость расширения Вселенной в разные периоды космической истории.
Фото предоставлено Анандом Райчуром (EPFL), Эшли Росс (Университет штата Огайо) и SDSS Collaboration
Ученые знают, как выглядела Вселенная в зачаточном состоянии, благодаря тысячам ученых со всего мира, которые измерили относительное количество элементов, созданных вскоре после Большого Взрыва, и которые изучали космический микроволновый фон. Исследователи также знают историю ее расширения за последние несколько миллиардов лет по картам галактик и измерениям расстояний, в том числе из предыдущих фаз SDSS.
Взятые вместе данные — подробный анализ карты eBOSS и более ранние эксперименты SDSS — теперь обеспечивают наиболее точные измерения истории расширения в самом широком диапазоне космического времени. Эти исследования позволяют ученым соединить все старые и новые измерения в полную историю расширения Вселенной.
При внимательном рассмотрении карты обнаруживаются нити и пустоты, которые определяют структуру во Вселенной, начиная с того времени, когда ей было всего около 300 000 лет. На этой карте исследователи измеряют закономерности в распределении галактик, которые дают несколько ключевых параметров Вселенной с точностью до 1%.
3D-карта представляет собой совместную работу — более 20 лет картирования Вселенной с использованием телескопа Sloan Foundation. Космическая история, которая была продемонстрирована на этой карте, показывает, что около 6 млрд лет назад расширение Вселенной начало ускорилось. С тех пор оно продолжает ускоряться и ускоряться. Оно, по-видимому, связано с таинственным невидимым компонентом Вселенной, называемым «темной энергией», что согласуется с общей теорией относительности Эйнштейна, но чрезвычайно трудно совместить с нашим нынешним пониманием физики элементарных частиц.
Объединение наблюдений от eBOSS с исследованиями Вселенной в ее младенчестве обнаруживает трещины в этой картине вселенной. В частности, измерение командой eBOSS текущей скорости расширения Вселенной («Константа Хаббла») примерно на 10% ниже значения, полученного путем отслеживания расстояний до ближайших галактик. Высокая точность данных eBOSS означает, что маловероятно, что это несоответствие обусловлено случайностью, а большое разнообразие данных eBOSS дает нам несколько независимых способов сделать один и тот же вывод.
Только с такими картами, как наша, вы можете с уверенностью сказать, что в константе Хаббла есть несоответствие. Эти новейшие карты от eBOSS показывают это более четко, чем когда-либо прежде
Ева-Мария Мюллер, Оксфордский университет
Нет общепринятого объяснения этому расхождению в измеренных скоростях расширения, но одна захватывающая возможность состоит в том, что ранее неизвестная форма материи или энергии из ранней вселенной могла оставить след в нашей истории. Как и уверяли ученые, новая карта Вселенной уже начинает преподносить сюрпризы и удивила ученых.
В команде eBOSS отдельные группы университетов по всему миру сосредоточились на различных аспектах анализа. Чтобы создать часть карты, насчитывающую шесть миллиардов лет, команда использовала большие красные галактики. Дальше они использовали молодые голубые галактики. Наконец, чтобы составить карту Вселенной за 11 миллиардов лет и более, они использовали квазары — яркие галактики, освещенные материалом, падающим на центральную сверхмассивную черную дыру. Каждый из этих образцов требует тщательного анализа с целью выявления закономерностей Вселенной.
В общей сложности команда eBOSS обнародовала результаты более чем 20 научных работ. В этих документах на более чем 500 страницах содержится анализ команды последних данных eBOSS, отмечающий достижение основных целей исследования.
SDSS далека от завершения своей миссии по картированию вселенной. Карен Мастерс, пресс-секретарь текущей фазы SDSS, рассказала о своем волнении по поводу следующего этапа.
Телескоп Sloan Foundation и его близнец в обсерватории Лас-Кампанас будут продолжать делать астрономические открытия, концентрируясь на картировании нашей галактики и близлежащей вселенной, а также мерцании и вспышки далеких черных дыр.
Карен Мастерс, пресс-секретарь текущей фазы SDSS
Читать также
Комета NEOWISE видна в России. Где ее увидеть, куда смотреть и как сделать фото
Исследование: Земля, в основном, состоит из кубов
Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города