Rakendades tipptasemel infotehnoloogiat paljude uute astronoomiliste andmete osas, teatasid Sloani digitaalse taeva uuringu (SDSS) teadlased täna kosmilise suurenduse esimesest jõulisest tuvastamisest suurtel skaaladel - ennustuseks Einsteini üldisele relatiivsusteooriale, mida rakendatakse galaktikate jaotuses , tumeaine ja kaugemad kvaasarid.
Need leiud, mis on aktsepteeritud avaldamiseks ajakirjas Astrophysical Journal, kirjeldavad detailselt peeneid moonutusi, mida valgus läbib kaugetest kvaasaritest läbi tumeaine ja galaktikate veebi, enne kui nad jõuavad vaatlejateni siin Maa peal.
SDSS-i avastus lõpetab kahe kümnendi vanuse erimeelsuse varasemate suurendusmõõtmiste ja muude kosmoloogiliste testide vahel galaktikate, tumeaine ja universumi üldise geomeetria vahelise seose vahel.
"Taustgalaktikate kuju moonutamist gravitatsioonilise läätse tõttu nähti esmakordselt üle kümne aasta tagasi, kuid keegi polnud suutnud objektiivi signaali suurendusosa usaldusväärselt tuvastada," selgitas Pittsburghi ülikooli juhtivteadur Ryan Scranton.
Kuna valgus teeb oma 10 miljardi aasta pikkuse teekonna kaugest kvaasarist, suunatakse see kõrvale ja fokuseeritakse tumeda aine ja galaktikate gravitatsioonilise tõmbe abil, seda efekti nimetatakse gravitatsiooniläätseks. SDSS-i teadlased mõõtsid lõplikult kvaasarite väikest helendamist ehk “suurendust” ning ühendasid efekti galaktikate ja tumeda aine tihedusega kvaasivalguse teel. SDSS-i meeskond tuvastas selle suurenduse 200 000 kvasari heleduses.
Kuigi gravitatsiooniline lääts on Einsteini üldise relatiivsuse põhimõtteline ennustus, lisab SDSS-i koostöö avastus uue mõõtme.
"Suurendusefekti jälgimine on oluline kinnitus Einsteini teooria põhiprognoosile," selgitas SDSS-i kaastöötaja Bob Nichol Portsmouthi ülikoolist (Suurbritannia). "See annab meile ka üliolulise standardmudeli järjepidevuse kontrolli, mis on välja töötatud galaktikate, galaktikaparvede ja tumeaine koosmõju selgitamiseks."
Astronoomid on juba kaks aastakümmet üritanud seda gravitatsioonilise läätse aspekti mõõta. Suurendussignaal on aga väga väike efekt - igast kvaasist tuleva valguse osakaal suureneb vaid mõne protsendi võrra. Nii väikese muutuse tuvastamiseks oli vaja väga suurt kvaasrite proovi, mille täpsus oli nende heleduse täpsusega.
"Ehkki paljud rühmad on minevikus teatanud kosmilise suurenduse avastamisest, ei olnud nende andmekogumid piisavalt suured ega täpsed, et võimaldada lõplikku mõõtmist, ja tulemusi oli raske standardse kosmoloogiaga ühitada," lisas Brise Menard, Põhja-Ameerika Ühendriikide Princetoni kõrgtasemeõppe instituut.
Läbimurre saabus selle aasta alguses, kasutades SDSS kataloogist täpselt kalibreeritud proovi, milles oli 13 miljonit galaktikat ja 200 000 kvaasari. SDSS-ist saadavad täielikult digitaalsed andmed lahendasid paljud tehnilised probleemid, mis varasematel katsetel suurendust mõõta tabasid. Uue mõõtmise võti oli aga SDSSi andmetest kvaasarite leidmise uue viisi väljatöötamine.
"Võtsime infotehnoloogia ja statistika maailmast tipptasemel ideed ning rakendasime neid oma andmetele," selgitas Gordon Richards Princetoni ülikoolist.
Richards selgitas, et uusi statistilisi tehnikaid kasutades suutsid SDSS-i teadlased ekstraheerida kvaasaride proovi, mis oli tavapärastest meetoditest kümme korda suurem, võimaldades suurendussignaali leidmiseks vajalikku erakordset täpsust. "Meie objektiivi signaali selget tuvastust ei saanud ilma nende võteteta teha," lõpetas Richards.
Viimased tähelepanekud galaktikate, kosmilise mikrolaine tausta ja kaugete supernoovade ulatuslikust levikust on viinud astronoomid välja kosmoloogia „standardmudeli”. Selles mudelis moodustavad nähtavad galaktikad vaid väikese osa kogu universumi massist, ülejäänud osa koosneb tumedast ainest.
Kuid kosmilise suurendussignaali varasemate mõõtmiste sobitamiseks selle mudeliga tuli teha usutavaid eeldusi galaktikate jaotumise kohta domineeriva tumeaine suhtes. See viis mõnede järelduseni, et põhiline kosmoloogiline pilt oli vale või vähemalt ebajärjekindel. SDSS-i täpsemad tulemused näitavad siiski, et eelmised andmekogumid ei vastanud tõenäoliselt mõõtmisele.
"Tänu SDSS-i kvaliteediandmetele ja kvaasarite valimise palju paremale meetodile oleme selle probleemi puhata lasknud," ütles Scranton. "Meie hinnang on kooskõlas universumi ülejäänud jutuga ja kohutav erimeelsused lahendatakse."
"Nüüd, kui oleme tõestanud, et suudame usaldusväärselt mõõta kosmilist suurendust, on järgmine samm selle kasutamiseks tööriistana galaktikate, tumeaine ja valguse vastastikmõju uurimiseks palju detailsemalt," ütles Andrew Connolly Pittsburghi ülikoolist.
Algne allikas: SDSS-i pressiteade
