Наука и техника

Фрагмент карты Вселенной, переведённой в плоскость. Высокая концентрация газа — красный цвет, низкая — синий. Масштабная линейка — один миллиард световых лет (иллюстрация Anže Slosar/ BOSS Lyman-alpha cosmology working group).

Крупномасштабная карта перенесла астрономов в эпоху, когда ранние галактики формировали первые крупные скопления. Изучая полученные данные, специалисты рассчитывают прояснить природу тёмной энергии и выявить новые закономерности в расширении Вселенной.

Базирующийся в США международный проект «Цифровой обзор неба Слоана» (Sloan Digital Sky Survey — SDSS) получил промежуточные результаты третьей фазы программы.

Если в предыдущем случае была получена карта, простирающаяся на расстояние в пять миллиардов световых лет от Земли, а чуть позже та же самая карта была расширена до 7 млрд световых лет, то теперь учёные углубились и вовсе на все 11 миллиардов световых лет.

При этом важно отметить, что ранее учёные наносили на карту многие сотни тысяч галактик. Астрономы наблюдали непосредственно за звёздными островами, вычисляя их красное смещение и, следовательно, расстояние от нас.

В новом обзоре коллаборация учёных пошла по принципиально другому пути. Как объясняет Mail Online, исследователи использовали свет от 14 тысяч удалённых квазаров в качестве фоновой подсветки для межгалактического газа, расположенного между квазарами и Землёй. Вариации в плотности этого газа отражают и вариации в плотности далёких и очень древних галактических кластеров.


Схематичное изображение Вселенной, картографированной проектом SDSS/BOSS. Чёрным цветом показаны галактические кластеры, выявленные в рамках предыдущих частей гигантского обзора. Цветной участок — область, ныне нанесённая на карту при помощи подсветки квазаров.

Между двумя районами лежит неисследованный ещё промежуток, который предполагается заполнить позднее в рамках гипотетического проекта BigBOSS. Он охватит в 10 раз больше пространства по объёму и зафиксирует точное положение 20 миллионов галактик и квазаров. Шкала — миллиарды световых лет (иллюстрация Anže Slosar/ BOSS Lyman-alpha cosmology working group).

По мере прохождения света сквозь заполненный водородом космос он (свет) частично поглощается, а в спектре квазара возникает характерная подпись (лайман-альфа лес), несущая информацию о красном смещении и плотности облака, вставшего на пути луча.

Таким способом была не просто получена карта крупномасштабного распределения материи на космологических расстояниях, но и заложена основа для более глубоких выводов.

В рамках третьей части проекта SDSS его участники запустили субпроект под названием «Спектроскопический обзор барионных колебаний» (BOSS). Барионные колебания (точнее, барионные акустические колебания) — это волны давления, которые прокатывались по горячей и жидкой Вселенной в первые мгновения её жизни.

Те ранние волны оставили свой отпечаток в вариациях температуры реликтового излучения. Но не только. Позднее, по мере расширения Вселенной, эти волны преобразовались в крупномасштабные вариации плотности газа, послужившие зёрнами для первых галактических скоплений.

Это значит, что уточнив распределение последних в пространстве, можно поймать след от барионных колебаний и даже выяснить — как быстро расширялась Вселенная в пору своей юности и как менялась скорость расширения со временем. А эта картина уже напрямую связана с деятельностью таинственной тёмной энергии.


Объёмное представление карты Вселенной, изученной в рамках проекта SDSS. Далеко не все участки ещё заполнены до конца. Белые точки — галактические суперкластеры, голубые — скопления межгалактического газа, нанесённые на карту в ходе разных частей проекта (иллюстрация Sloan Digital Sky Survey).

Таким образом, по информации Astrobiology Magazine, BOSS — это первая попытка при помощи лайман-альфа-леса и вычисляемым по нему барионным колебаниям измерить тёмную энергию во вселенских масштабах, да ещё столь далеко в прошлом. Это поможет учёным выбрать между несколькими предположениями о природе тёмной энергии.

Ранее похожие расчёты предпринимали только в отношении света единичных квазаров, получая не карты, а лишь узкие «разрезы» космоса вдоль линии визирования.

Результат нынешнего исследования его авторы представили на конференции Американского физического общества (April meeting 2011), прошедшей в Анахейме (Калифорния) в конце апреля — начале мая. Но на этом работа вовсе не закончена.

Нынешняя презентация показывает возможности проекта SDSS и его части BOSS. А в целом данный обзор неба будет идти до 2014 года, при этом астрофизики намерены расшифровать и проанализировать на суперкомпьютерах спектры от 160 тысяч квазаров с красным смещением z = 2,5. Это огромное число «точек подсветки» позволит поднять соотношение полезного сигнала и шума в тонких вычислениях закономерностей распределения далёких галактик.

http://www.membrana.ru