Разширяването на Вселената е измерено с безпрецедентна точност

Художник

Поглед на художника как квазарите и BOA работят заедно, за да измерват разширяването на Вселената. Светлината от далечни квазари се абсорбира от газ, който е отпечатан с модел на BOA от ранната Вселена. (Снимка: Зосия Ростомиан, Национална лаборатория „Лорънс Бъркли“ и Андреу Фонт-Рибера, екип на BOSS Lyman-alpha, лаборатория в Бъркли)



Учени, изучаващи повече от 140 000 изключително ярки галактики, са изчислили разширяването на Вселената с безпрецедентна точност.



Далечните галактики, известни като квазари , служат като „стандартен владетел“ за картографиране на вариациите на плътността във Вселената. Физиците успяха да разширят изчисленията си почти два пъти по -назад във времето, отколкото е било извършено преди това.

Използвайки Барионовото осцилиращо спектроскопско изследване (BOSS), два екипа физици подобриха разбирането на учените за мистериозната тъмна енергия, която задвижва ускоряващата се Вселена. Почти утроявайки броя на предишно изследваните квазари, както и внедрявайки нова техника, учените успяха да изчислят скоростта на разширяване до 42 мили (68 километра) в секунда на 1 милион светлинни години с по-голяма точност, докато гледат по-далеч назад на време. [8 Озадачаващи мистерии на астрономията]



Андреу Фонт-Рибера, от Националната лаборатория на Лорънс Бъркли на Министерството на енергетиката на САЩ, ръководеше един от двата отбора, докато Тимоти Делубак от EPFL, Швейцария, и френския Център де Сакли ръководеше другия. Font-Ribera представи новите открития през април на среща на Американското физическо дружество в Савана, Джорджия.

Новото изследване „изследва регион на Вселената, който не е бил изследван преди“, каза Фонт-Рибера.

Разтягане на стандартната линийка



Разширяващата се вселена разтяга светлинните вълни, докато преминават през нея, процес, който астрономите наричат ​​червено изместване. Физическото разстояние на обекта от наблюдателя зависи от това колко бързо се разширява Вселената.

Барионовите акустични трептения (BAOs) са звукови вълни, отпечатани в големи структури от материя в ранната Вселена. Конкуриращите сили на натискането навътре гравитацията и външното, свързано с топлината налягане, причиняват трептения, подобни на звуковите вълни в барионовата или „нормална“ материя във Вселената.

Тъмната материя, която взаимодейства с нормалната материя само гравитационно, остава в центъра на звуковата вълна, докато барионната материя се движи навън, като в крайна сметка създава обвивка с определен радиус, известен като звуковия хоризонт.



Квазарите, подобно на други галактики, са заобиколени от прах. Светлината, напускаща галактиките, тече през този прах, разкривайки отпечатъка на BAO. Изучаването на тази светлина позволява на изследователите да картографират разпределението на квазарите, както и на газа в ранната Вселена.

Използвайки BOSS, най -големия компонент на третото Sloan Digital Sky Survey, за картографиране на BAOs, учените могат да определят как материята се разпределя в ранната Вселена. Що се отнася до измерването на разширяването на Вселената, BAO служат като „стандартен владетел“.

„Смятаме, че знаем неговия размер и видимият му размер зависи от това колко далеч е той“, каза Патрик Макдоналд от Канадския институт за теоретична астрофизика на конференцията.

Преди това астрономите са използвали BAO за измерване на разстоянията до галактиките, за да определят разпределението на масата във Вселената и по този начин скоростта на разширяване на Вселената. Но галактиките стават по-слаби на по-големи разстояния, така че предишните проучвания се ограничаваха само с поглед назад само 6 милиарда светлинни години към 13,8-милиардния живот на Вселената.

Font-Ribera и неговият екип, включващ McDonald, са пионери в метод за измерване на BAO чрез използване на квазари, които са галактики, които са далеч по -ярки от нормалното поради активността на свръхмасивна черна дупка в центъра им. Тъй като материята попада в черната дупка, тя става изключително гореща, излъчваща светлина на много по -ярки дължини на вълните и на по -далечни разстояния от конвенционалните галактики. Това позволи на учените да измерват масовото разпределение на Вселената до 12 милиарда години.

Изследванията на Font-Ribera включват приблизително 50 000 квазара. Новото проучване, публикувано от екипа на Delubac, преглежда почти три пъти повече източници, като по -точно изчислява степента на разширяване с точност от 2,2 %. [ Вижте изображения на тъмната материя във Вселената ]

„Ако погледнем назад към Вселената, когато тя беше на по-малко от една четвърт от сегашната й възраст, щяхме да видим, че двойка галактики, разделени от милион светлинни години, ще се отдалечават със скорост от 68 километра в секунда като Вселената се разширява “, каза Font-Ribera в придружаващо съобщение за пресата.

'Несигурността е плюс или минус само на километър и половина в секунда.'

Разширяващата се вселена

В началото на ХХ век астроном Едуин Хъбъл е установено, че всички галактики във Вселената се отдалечават от Млечния път, защото Вселената се разширява. Допълнителни проучвания накараха астрономите да заключат, че скоростта на разширяване се ускорява, а не забавя.

Макдоналд сравнява процеса с топка, хвърлена във въздуха.

„Ускорението е като да хвърлиш топката нагоре и тя започва да се покачва все по -бързо“, каза Макдоналд. 'Никаква нормална привлекателна гравитация няма да направи това.'

Астрономите установиха, че невидима сила, наречена „тъмна енергия“, причинява ускорението. Макдоналд нарича тъмната енергия „заместител“, защото учените не са сигурни какво точно представлява.

„За мен изглежда напълно възможно това да е свързано с някаква фундаментална дупка в нашето разбиране за физиката“, каза той.

За да закърпят тази дупка, учените трябва да продължат да научават повече за тъмната енергия, включително нейната роля за ускоряване на разширяването на Вселената.

Последвай ни @Spacedotcom , Facebook и Google+ . Оригинална статия на demokratija.eu .