Pandangan skematik peta tiga dimensi SDSS baru. Klik untuk membesarkan
Ahli astronomi dari UC Berkeley telah membuat peta tiga dimensi Alam Semesta yang paling komprehensif yang pernah diterbitkan. Ia mengandungi 600.000 galaksi dan memanjangkan 5,6 bilion tahun cahaya ke angkasa. Peta ini membolehkan ahli astronomi mengkaji bukti tenaga gelap - kekuatan misteri yang mempercepat pengembangan Alam Semesta.
Sekumpulan ahli astronomi yang diketuai oleh Nikhil Padmanabhan dan David Schlegel telah menerbitkan peta tiga dimensi terbesar dari alam semesta yang pernah dibina, kepingan kosmos berbentuk baji yang merangkumi sepersepuluh langit utara, merangkumi 600.000 galaksi merah bercahaya unik, dan memanjangkan 5,6 bilion tahun cahaya jauh ke angkasa, bersamaan dengan 40 peratus perjalanan ke Big Bang.
Schlegel adalah Felo Bahagian di Fizik Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley, dan Padmanabhan akan bergabung dengan Bahagian Fizik Makmal sebagai Felo Chamberlain dan Fellow Hubble pada bulan September; sekarang ini dia di Universiti Princeton. Mereka dan pengarangnya adalah anggota dari Sloan Digital Sky Survey (SDSS), dan sebelumnya telah menghasilkan peta 3-D yang lebih kecil dengan menggunakan teleskop SDSS di New Mexico untuk mengumpulkan spektrum galaksi individu dengan susah payah dan mengira jaraknya dengan mengukur peralihan merah mereka.
"Apa yang baru tentang peta ini adalah peta terbesar yang pernah ada," kata Padmanabhan, "dan itu tidak bergantung pada spektrum individu."
Motif utama untuk membuat peta 3-D berskala besar adalah memahami bagaimana jirim diedarkan di alam semesta, kata Padmanabhan. "Galaksi yang paling terang adalah seperti rumah api - di mana cahaya itu berada, di mana jirimnya berada."
Schlegel mengatakan bahawa "kerana peta ini meliputi jarak yang jauh lebih besar daripada peta sebelumnya, ini memungkinkan kita untuk mengukur struktur sebesar satu miliar tahun cahaya."
Variasi dalam penyebaran galaksi yang membentuk struktur berskala besar dapat dilihat secara langsung dari variasi suhu latar belakang gelombang mikro kosmik, yang mencerminkan ayunan di alam semesta awal yang padat yang telah diukur dengan ketepatan yang besar oleh eksperimen yang dilancarkan oleh belon dan satelit WMAP.
Hasilnya adalah "penguasa" semula jadi yang dibentuk oleh variasi biasa (kadang-kadang disebut "osilasi baryon," dengan baryon sebagai singkatan untuk perkara biasa), yang berulang pada selang waktu sekitar 450 juta tahun cahaya.
"Sayangnya itu adalah penguasa yang tidak selesa," kata Schlegel. "Kita harus mencuba sejumlah besar alam semesta agar sesuai dengan penguasa di dalamnya."
Kata Padmanabhan, "Walaupun alam semesta berusia 13,7 miliar tahun, itu sebenarnya bukan banyak waktu ketika Anda mengukur dengan penggaris yang hanya ditandai setiap 450 juta tahun cahaya."
Penyebaran galaksi mengungkap banyak perkara, tetapi yang paling penting adalah ukuran tenaga gelap misteri yang merangkumi kira-kira tiga perempat kepadatan alam semesta. (Bahan gelap menyumbang kira-kira 20 peratus lagi, sementara kurang dari 5 peratus adalah perkara biasa yang membuat galaksi kelihatan.)
"Tenaga gelap hanyalah istilah yang kita gunakan untuk pemerhatian kita bahawa pengembangan alam semesta semakin cepat," kata Padmanabhan. "Dengan melihat di mana variasi kepadatan pada masa latar gelombang mikro kosmik" - hanya sekitar 300.000 tahun setelah Big Bang - "dan melihat bagaimana mereka berkembang menjadi peta yang merangkumi 5.6 bilion tahun terakhir, kita dapat melihat apakah anggaran kita tenaga gelap adalah betul. "
Peta baru menunjukkan bahawa struktur berskala besar memang disebarkan seperti yang dicadangkan oleh idea semasa mengenai pengembangan alam semesta yang semakin pantas. Pengagihan peta gelap yang diandaikan, yang walaupun tidak kelihatan dipengaruhi oleh graviti seperti bahan biasa, juga sesuai dengan pemahaman semasa.
Apa yang memungkinkan peta 3-D baru yang besar adalah teleskop medan lebar Sloan Digital Sky Survey, yang merangkumi bidang pandangan tiga darjah (bulan purnama sekitar setengah darjah), ditambah dengan pilihan jenis galaksi tertentu "Rumah api", atau penanda jarak: galaksi merah bercahaya.
"Ini adalah galaksi merah yang mati, beberapa yang tertua di alam semesta - di mana semua bintang yang cepat terbakar telah lama terbakar dan hanya bintang merah tua yang tersisa," kata Schlegel. "Bukan hanya galaksi yang paling merah, tetapi juga yang paling terang, terlihat dari jarak yang jauh."
Ahli astronomi Sloan Digital Sky Survey bekerjasama dengan rakan-rakan dalam pasukan Lapangan Dua Darjah Australia untuk mengukur warna dan pergeseran merah sampel 10.000 galaksi bercahaya merah, yang menghubungkan warna galaksi dengan jarak. Mereka kemudian menerapkan pengukuran ini kepada 600,000 galaksi seperti itu untuk merancang peta mereka.
Padmanabhan mengakui bahawa "terdapat ketidakpastian statistik dalam menerapkan hubungan jarak terang dari 10,000 galaksi bercahaya merah ke semua 600,000 tanpa mengukurnya secara individu. Permainan yang kami mainkan adalah, kami mempunyai begitu banyak sehingga rata-rata masih memberi kami maklumat yang sangat berguna mengenai pengedarannya. Dan tanpa perlu mengukur spektrum mereka, kita dapat melihat lebih jauh ke ruang angkasa. "
Schlegel bersetuju bahawa penyelidik jauh dari mencapai ketepatan yang mereka mahukan. "Tetapi kami telah menunjukkan bahawa pengukuran seperti itu mungkin, dan kami telah menetapkan titik awal untuk penguasa standard alam semesta yang sedang berkembang."
Dia mengatakan "langkah seterusnya adalah merancang eksperimen ketepatan, mungkin berdasarkan modifikasi pada teleskop SDSS. Kami bekerjasama dengan jurutera di Berkeley Lab untuk merancang semula teleskop untuk melakukan apa yang ingin kami lakukan. "
"Pengelompokan Galaksi Merah Bercahaya dalam Data Pengimejan Survei Langit Digital," oleh Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Alexey Makarov, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eisenstein, Douglas P. Finkbeiner, James E. Gunn, David W. Hogg, ?? bf? Eljko Ivezić, Gillian R. Knapp, Jon Loveday, Robert H. Lupton, Robert C. Nichol, Donald P. Schneider, Michael A. Strauss, Max Tegmark, dan Donald G. York, akan muncul dalam Pemberitahuan Bulanan Persatuan Astronomi Diraja dan kini boleh didapati dalam talian di http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS dikendalikan oleh Konsortium Penyelidikan Astrofizik untuk Institusi yang Berpartisipasi, yang merupakan Muzium Sejarah Alam Amerika, Institut Astrofizik Potsdam, Universiti Basel, Universiti Cambridge, Universiti Case Western Reserve, Universiti Chicago, Universiti Drexel, Fermilab, Institut untuk Kajian Lanjutan, Kumpulan Penyertaan Jepun, Universiti Johns Hopkins, Institut Bersama untuk Astrofizik Nuklear, Institut Kavli untuk Astrofizik dan Kosmologi Partikel, Kumpulan Saintis Korea, Akademi Sains China (LAMOST), Makmal Nasional Los Alamos, Max- Planck-Institute for Astronomy (MPIA), Max-Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, Ohio State University, University of Pittsburgh, University of Portsmouth, Princeton University, Observatory Tentera Laut Amerika Syarikat, dan University dari Washington.
Pembiayaan SDSS disediakan oleh Yayasan Alfred P. Sloan, Institusi Peserta, Yayasan Sains Nasional, Jabatan Tenaga AS, Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Negara, Monbukagakusho Jepun, Persatuan Max Planck, dan Majlis Pembiayaan Pendidikan Tinggi untuk Inggeris. Lawati laman web SDSS di http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab adalah makmal kebangsaan Jabatan Tenaga A.S. yang terletak di Berkeley, California. Ia melakukan penyelidikan saintifik yang tidak diklasifikasikan dan dikendalikan oleh University of California. Lawati laman web kami di http://www.lbl.gov.
Sumber Asal: Makmal Berkeley
