1929. aastal muutis Edwin Hubble igaveseks meie arusaama kosmosest, näidates, et Universum on laienemisseisundis. 1990-ndateks aastateks leidsid astronoomid, et selle laienemise kiirus tõepoolest kiireneb, mis omakorda viis teooriani „Pime energia“. Sellest ajast peale on astronoomid ja füüsikud püüdnud selle jõu olemasolu kindlaks teha, mõõtes selle mõju kosmosele.
Viimane neist jõupingutustest pärineb Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III) uuringust, kus rahvusvaheline teadlaste meeskond on teatanud, et nad on lõpetanud universumi täpseimate mõõtmiste loomise. Baryoni ostsillatsiooni spektroskoopilise uuringuna (BOSS) tuntud uuringud on nende mõõtmistega piiranud tumeda energia omadusi.
Uusi mõõtmisi tutvustas Harvardi ülikooli astronoom Daniel Eisenstein Ameerika Astronoomiaühingu hiljutisel koosolekul. Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) direktorina on ta koos oma meeskonnaga veetnud viimased kümme aastat kosmose ja normaalse aine tiheduse perioodiliste kõikumiste mõõtmisel, et näha galaktikate jaotumist kogu universumis.
Ja pärast kümme aastat kestnud uurimistööd suutis BOSSi meeskond koostada kosmose kolmemõõtmelise kaardi, mis katab enam kui kuus miljardit valgusaastat. Ja kuigi muud hiljutised uuringud on vaadanud kaugemale - kuni 9 ja 13 miljardi valgusaasta kauguseni -, on BOSS-i kaart ainulaadne selle poolest, et sellel on kõigi kosmoloogiliste kaartide suurim täpsus.
Tegelikult suutis BOSS-i meeskond galaktikate jaotust kosmoses mõõta 6 miljardi valgusaasta kaugusel enneolematu 1% -lise vea piirides. Suhtelise kauguse kosmiliste objektide olemuse kindlaksmääramine pole relatiivsustegevuse tõttu lihtne. Nagu dr Eisenstein rääkis ajakirjale Space Magazine meili teel:
„Distantsid on astronoomia pikaajaline väljakutse. Kui inimesed saavad meie binokulaarse nägemise tõttu sageli kaugust hinnata, siis Linnuteest kaugemad galaktikad on selle kasutamiseks liiga kaugel. Kuna galaktikaid on erinevates suurustes, on nende kaugust raske hinnata. See on nagu kaugele mäele vaatamine; inimese kauguse hindamine on seotud inimese kõrguse hinnanguga. "
Varem on astronoomid mõõtnud kohaliku universumi objektide (st planeedid, naabertähed, täheparved) täpseid mõõtmeid, tuginedes kõigele radari ja punanihke vahel - valguse lainepikkuse nihkumise aste spekter. Kuid mida suurem on objekti kaugus, seda suurem on määramatuse aste.
Ja seni on vaid objektidest, mis asuvad Maast mõne tuhande valgusaasta kaugusel - st Linnutee galaktikas -, mõõdetud kaugused üheprotsendilise vea piirides. Nagu Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) moodustavast neljast projektist suurim, eristab BOSSi asjaolu, et see tugineb peamiselt nn barüoonakustiliste võnkumiste (BAO) mõõtmisele.
Need on sisuliselt peen perioodilised visandid nähtava baryoonilise (s.o normaalse) aine jaotumisel kosmoses. Daniel Eisenstein selgitas:
„BOSS mõõdab universumi laienemist kahel peamisel viisil. Esimene on barüoon akustiliste võnkumiste kasutamine (sellest ka uuringu nimi). Helilained, mis rändavad esimese 400 000 aasta jooksul pärast suurt pauku, loovad galaktikate paaride eraldamiseks eelistatud skaala. Mõõtes seda eelistatud lahutust paljude galaktikate proovis, saame järeldada kaugust proovist.
„Teine meetod on mõõta, kuidas erineb galaktikate rühmitamine vaatejoonele orienteeritud paaride vahel võrreldes vaateväljaga risti olevate paaridega. Universumi laienemine võib muuta selle klastri asümmeetriliseks, kui punasekordi vahemaaks teisendamisel kasutatakse vale laienemislugu. "
Nende uute, väga täpsete kaugusemõõtmiste abil saavad BOSS-i astronoomid uurida Dark Matter'i mõju palju suurema täpsusega. "Erinevad tumeda energia mudelid on erinevad selle poolest, kuidas Universumi paisumise kiirendus aja jooksul kulgeb," ütles Eisenstein. „BOSS mõõdab laienemislugu, mis võimaldab meil järeldada kiirenduse määra. Leiame tulemusi, mis on suuresti kooskõlas kosmoloogilise konstantse mudeli ennustustega, see tähendab mudeliga, milles tumedal energial on aja jooksul konstantne tihedus. ”
Lisaks tumeda energia mõju määramiseks normaalse mateeria jaotuse mõõtmisele, töötab SDSS-III koostöö Linnutee kaardistamiseks ja ekstrasolaarsete planeetide otsimiseks. BOSS-i mõõtmised on detailselt esitatud sarjades, mille BOSS-i koostöö avaldas ajakirjadele eelmisel kuul, ja need kõik on nüüd veebis saadaval.
Ja BOSS pole ainus ettevõtmine, et mõista meie Universumi laiaulatuslikku ülesehitust ja seda, kuidas kõik salapärased jõud on selle kujundanud. Alles eelmisel kuul teatas professor Stephen Hawking, et Cambridge'i ülikooli COSMOS superarvutikeskus loob praeguse aja kõige üksikasjalikuma 3D-kaardi universumist.
Tuginedes ESA Plancki satelliidi kaudu saadud CMB andmetele ja Dark Energy Survey andmetele, loodavad nad ka mõõta, millist mõju on Dark Energy mõjutanud aine jaotusele meie universumis. Kes teab? Mõne aasta pärast võime väga hästi aru saada, kuidas kõik universumit juhtivad põhijõud koos toimivad.
