عرض تخطيطي للخريطة ثلاثية الأبعاد SDSS الجديدة. اضغط للتكبير
قام علماء الفلك من جامعة كاليفورنيا في بيركلي بإنشاء أكثر خريطة ثلاثية الأبعاد للكون تم نشرها على الإطلاق. يحتوي على 600000 مجرة ويمتد إلى 5.6 مليار سنة ضوئية في الفضاء. تسمح هذه الخريطة لعلماء الفلك بدراسة الأدلة على الطاقة المظلمة - القوة الغامضة التي تسرع من توسع الكون.
قام فريق من علماء الفلك بقيادة نيخيل بادمانابان وديفيد شليغل بنشر أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد للكون تم بناؤها على الإطلاق ، وهي شريحة على شكل إسفين للكون تمتد على عُشر السماء الشمالية ، وتضم 600000 مجرة حمراء مضيئة بشكل فريد ، و يمتد عمق 5.6 مليار سنة ضوئية في الفضاء ، أي ما يعادل 40 في المائة من الطريق في الماضي إلى الانفجار العظيم.
شليغل هو زميل في قسم الفيزياء في مختبر لورانس بيركلي الوطني ، وسينضم بادمانابهان إلى قسم الفيزياء في المختبر كزميل تشامبرلين وزميل هابل في سبتمبر. حاليا هو في جامعة برينستون. هم وأعوانهم أعضاء في مسح Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ، وقد أنتجوا سابقًا خرائط ثلاثية الأبعاد أصغر باستخدام تلسكوب SDSS في نيو مكسيكو لجمع أطياف المجرات الفردية بشق الأنفس وحساب مسافاتها عن طريق قياس الانزياحات الحمراء.
يقول بادمانابهان: "الجديد في هذه الخريطة هو أنها الأكبر على الإطلاق ، ولا تعتمد على أطياف فردية".
يقول بادمانابان إن الدافع الرئيسي لإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد واسعة النطاق هو فهم كيفية توزيع المادة في الكون. "المجرات الأكثر سطوعًا مثل المنارات - حيث يكون الضوء ، حيث توجد المادة."
يقول شليغل: "لأن هذه الخريطة تغطي مسافات أكبر بكثير من الخرائط السابقة ، فإنها تسمح لنا بقياس الهياكل التي يصل حجمها إلى مليار سنة ضوئية."
تنحدر الاختلافات في توزيع المجرات التي تشكل هياكل مرئية واسعة النطاق بشكل مباشر من الاختلافات في درجة حرارة خلفية الميكروويف الكونية ، مما يعكس التذبذبات في الكون المبكر الكثيف الذي تم قياسه بدقة كبيرة من خلال التجارب المنقولة بالبالون والقمر الصناعي WMAP.
والنتيجة هي "مسطرة" طبيعية تتكون من الاختلافات العادية (تسمى أحيانًا "تذبذبات الباريون" ، مع اختزال الباريونات للمادة العادية) ، والتي تتكرر على فترات تبلغ حوالي 450 مليون سنة ضوئية.
يقول شليغل: "لسوء الحظ إنه حاكم بحجم غير مناسب". "كان علينا أن نختبر حجمًا ضخمًا من الكون فقط لتناسب المسطرة في الداخل."
يقول بادمانابهان ، "على الرغم من أن عمر الكون يبلغ 13.7 مليار سنة ، إلا أن هذا ليس كثيرًا من الوقت عندما تقيس باستخدام مسطرة يتم وضع علامة عليها كل 450 مليون سنة ضوئية فقط."
يكشف توزيع المجرات عن أشياء كثيرة ، لكن أحد أهمها هو قياس الطاقة المظلمة الغامضة التي تمثل حوالي ثلاثة أرباع كثافة الكون. (تمثل المادة المظلمة ما يقرب من 20 في المائة أخرى ، بينما أقل من 5 في المائة هي مادة عادية من النوع الذي يجعل المجرات المرئية.)
يقول بادمانابهان: "الطاقة المظلمة هي فقط المصطلح الذي نستخدمه في ملاحظتنا بأن توسع الكون يتسارع". "من خلال النظر إلى المكان الذي كانت فيه اختلافات الكثافة في وقت الخلفية الكونية للميكروويف" - بعد حوالي 300000 سنة فقط من الانفجار العظيم - "ورؤية كيف تتطور إلى خريطة تغطي 5.6 مليار سنة الماضية ، يمكننا أن نرى ما إذا كانت تقديراتنا الطاقة المظلمة صحيحة ".
تُظهر الخريطة الجديدة أن الهياكل الكبيرة الحجم يتم توزيعها بالفعل بالطريقة التي تشير إليها الأفكار الحالية حول التوسع المتسارع للكون. التوزيع المفترض للخريطة للمادة المظلمة ، والذي على الرغم من أنه غير مرئي يتأثر بالجاذبية تمامًا مثل المادة العادية ، فإنه يتوافق أيضًا مع الفهم الحالي.
ما جعل الخريطة الثلاثية الأبعاد الكبيرة الجديدة ممكنة هو التلسكوب واسع النطاق الذي أجرته مؤسسة Sloan Digital Sky Survey ، والذي يغطي مجال رؤية من ثلاث درجات (البدر حوالي نصف درجة) ، بالإضافة إلى اختيار نوع معين من المجرات "المنارة" أو علامة المسافة: المجرات الحمراء المضيئة.
يقول شليغل: "هذه مجرات ميتة وحمراء ، وبعض أقدمها في الكون - حيث احترقت جميع النجوم سريعة الاحتراق منذ فترة طويلة ولم يتبق منها سوى النجوم الحمراء القديمة". "هذه ليست المجرات الأكثر احمرارًا فحسب ، بل هي أيضًا هي الأكثر سطوعًا ومرئية في المسافات البعيدة."
عمل علماء الفلك في Sloan Digital Sky Survey مع زملائهم في الفريق الميداني الأسترالي ذي الدرجتين من أجل حساب متوسط اللون والانزياح الأحمر لعينة من 10000 مجرة مضيئة حمراء ، مما يربط لون المجرة بالمسافة. ثم قاموا بتطبيق هذه القياسات على 600000 من هذه المجرات لرسم خريطتها.
يعترف بادمانابهان بأن "هناك عدم يقين إحصائي في تطبيق علاقة السطوع-المسافة المستمدة من 10000 مجرة مضيئة حمراء لجميع 600000 دون قياسها بشكل فردي. اللعبة التي نلعبها ، لدينا الكثير لدرجة أن المتوسطات لا تزال تعطينا معلومات مفيدة للغاية حول توزيعها. وبدون الحاجة إلى قياس أطيافها ، يمكننا أن ننظر أعمق في الفضاء. "
يوافق شليغل على أن الباحثين بعيدون عن تحقيق الدقة التي يريدونها. "لكننا أظهرنا أن مثل هذه القياسات ممكنة ، وقد أنشأنا نقطة البداية لحاكم قياسي للكون المتطور."
يقول: "الخطوة التالية هي تصميم تجربة دقيقة ، ربما بناءً على تعديلات على تلسكوب SDSS. نحن نعمل مع مهندسين هنا في Berkeley Lab لإعادة تصميم التلسكوب للقيام بما نريد القيام به ".
"تجميع المجرات الحمراء المضيئة في بيانات التصوير مسح السماء الرقمي Sloan" ، بقلم نيخيل بادمانابهان ، ديفيد ج.شليجل ، أوروس سيلجاك ، أليكسي ماكاروف ، نيتا أ. دوجلاس ب. فينكباينر ، جيمس إي غون ، ديفيد دبليو هوج ، ؟؟ بيكو إلكو إيفيزيتش ، جيليان آر كناب ، جون لوفيداي ، روبرت إتش لوبتون ، روبرت سي.نيكول ، دونالد ب.شنايدر ، مايكل أ. سيظهر Max Tegmark و Donald G. York في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية وهو متاح الآن عبر الإنترنت على http://arxiv.org/archive/astro-ph.
يدار SDSS من قبل اتحاد البحوث الفيزيائية الفلكية للمؤسسات المشاركة ، والتي هي المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، معهد الفيزياء الفلكية بوتسدام ، جامعة بازل ، جامعة كامبريدج ، جامعة كيس ويسترن ريزيرف ، جامعة شيكاغو ، جامعة دريكسيل ، فيرميلاب ، معهد دراسة متقدمة ، مجموعة المشاركة اليابانية ، جامعة جونز هوبكنز ، المعهد المشترك للفيزياء الفلكية النووية ، معهد كافلي للفيزياء الفلكية للجسيمات وعلم الكونيات ، مجموعة العلماء الكوريين ، الأكاديمية الصينية للعلوم (LAMOST) ، مختبر لوس ألاموس الوطني ، ماكس- معهد بلانك لعلم الفلك (MPIA) ومعهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية (MPA) وجامعة ولاية نيومكسيكو وجامعة ولاية أوهايو وجامعة بيتسبرغ وجامعة بورتسموث وجامعة برينستون والمرصد البحري للولايات المتحدة وجامعة من واشنطن.
يتم توفير تمويل SDSS من قبل مؤسسة Alfred P. Sloan ، والمؤسسات المشاركة ، ومؤسسة العلوم الوطنية ، ووزارة الطاقة الأمريكية ، والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ، و Monbukagakusho اليابانية ، وجمعية Max Planck ، ومجلس تمويل التعليم العالي إنكلترا. قم بزيارة موقع SDSS على الويب على http://www.sdss.org/.
مختبر بيركلي هو مختبر وطني تابع لوزارة الطاقة الأمريكية يقع في بيركلي ، كاليفورنيا. وهي تجري بحثًا علميًا غير مصنف وتديره جامعة كاليفورنيا. قم بزيارة موقعنا على http://www.lbl.gov.
المصدر الأصلي: مختبر بيركلي
