حقوق الصورة: SDSS
جمع علماء الفلك من Sloan Digital Sky Survey بيانات لبناء خريطة دقيقة ثلاثية الأبعاد تفصل عناقيد المجرات والمادة المظلمة. قام فريق SDSS - 200 فلكي في 13 دولة - بقياس الكون لاحتواء 70٪ من الطاقة المظلمة (قوة غامضة تطرد المجرات عن بعضها البعض) ، و 25٪ من المادة المظلمة ، و 5٪ من المادة العادية.
قام علماء الفلك من مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) بإجراء القياس الأكثر دقة حتى الآن للتكتل الكوني للمجرات والمادة المظلمة ، مما يحسن فهمنا لهيكل الكون وتطوره.
وأوضح ريتشارد كرون مدير SDSS والأستاذ في جامعة شيكاغو ، "منذ بداية المشروع في أواخر الثمانينيات ، كان أحد أهدافنا الرئيسية هو القياس الدقيق لكيفية تجمع المجرات تحت تأثير الجاذبية".
وأوضح المتحدث باسم مشروع SDSS مايكل شتراوس من جامعة برينستون وأحد المؤلفين الرئيسيين في الدراسة الجديدة أن: "نمط التجميع هذا يشفر معلومات حول كل من المواد غير المرئية التي تسحب على المجرات وحول تقلبات البذور التي ظهرت من الانفجار الكبير".
تم وصف النتائج في ورقتين مقدمتين إلى مجلة الفيزياء الفلكية وإلى المراجعة الفيزيائية D ؛ يمكن العثور عليها على موقع الويب للطب الشرعي للفيزياء ، www.arXiv.org ، في 28 أكتوبر.
تقلبات الخريطة
يستدعي النموذج الكوني الرائد توسعًا سريعًا في الفضاء يُعرف بالتضخم الذي امتد التقلبات الكمية الميكروسكوبية في أعقاب النوبة الحادة إلى مقاييس هائلة. بعد انتهاء التضخم ، تسببت الجاذبية في نمو تقلبات البذور في المجرات وأنماط تجمع المجرات التي لوحظت في SDSS.
تم إصدار صور لتقلبات البذور هذه من مسبار ويلكينسون للميكروويف المتغاير (WMAP) في فبراير ، والذي قام بقياس التقلبات في الإشعاع المتبقي من الكون المبكر.
قال مايكل بلانتون ، مؤلف رئيسي آخر للدراسة من جامعة نيويورك: "لقد صنعنا أفضل خريطة ثلاثية الأبعاد للكون حتى الآن ، حيث قمنا برسم خرائط لأكثر من 200.000 مجرة على بعد ملياري سنة ضوئية على أكثر من ستة بالمائة من السماء". تكشف أنماط تجمع الجاذبية في هذه الخريطة تركيبة الكون من تأثيرات الجاذبية ، ومن خلال الجمع بين قياساتها والقياس من WMAP ، قام فريق SDSS بقياس المادة الكونية لتتكون من 70٪ من الطاقة المظلمة و 25٪ من المادة المظلمة و 5٪ أمر عادي.
يعد SDSS مسحين منفصلين في واحد: يتم تحديد المجرات في صور ثنائية الأبعاد (يمين) ، ثم يتم تحديد بعدها من الطيف لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد بعمق 2 مليار سنة ضوئية (يسار) حيث يتم عرض كل مجرة كنقطة واحدة ، اللون الذي يمثل اللمعان - يُظهر هذا فقط 66،976 مجرتنا من 205،443 مجرة في الخريطة التي تقع بالقرب من مستوى خط استواء الأرض. (انقر للحصول على دقة عالية jpg ، إصدار بدون خطوط.)
ووجدوا أن النيوترينوات لا يمكن أن تكون مكونًا رئيسيًا للمادة المظلمة ، مما يضع بين أقوى القيود حتى الآن على كتلتها. وأخيرًا ، وجد بحث SDSS أن البيانات متوافقة مع التوقعات التفصيلية لنموذج التضخم.
تأكيد مستحضرات التجميل
توفر هذه الأرقام تأكيدًا قويًا لتلك التي أبلغ عنها فريق WMAP. يساعد تضمين نتائج SDSS الجديدة على تحسين دقة القياس ، أكثر من النصف إلى درجة عدم اليقين من WMAP على كثافة المادة الكونية وعلى معلمة هابل (معدل التوسع الكوني). علاوة على ذلك ، تتوافق القياسات الجديدة جيدًا مع النتائج السابقة التي جمعت بين WMAP ومسح المجرة الحمراء الأنجلو-أسترالية 2dF.
يقول ماكس تيجمارك من جامعة بنسلفانيا ، المؤلف الأول في الورقتين: "المجرات المختلفة والأدوات المختلفة والأشخاص المختلفون والتحليلات المختلفة - لكن النتائج تتفق". يقول Tegmark: "تتطلب المطالبات غير العادية أدلة غير عادية ، ولكن لدينا الآن أدلة غير عادية على المادة المظلمة والطاقة المظلمة وعلينا أن نأخذها على محمل الجد بغض النظر عن مدى إزعاجها".
نتائج SDSS الجديدة (النقاط السوداء) هي القياسات الأكثر دقة حتى الآن لكيفية تذبذب كثافة الكون من مكان إلى آخر على مقاييس ملايين السنين الضوئية. تتفق هذه القياسات وغيرها من القياسات الكونية مع التنبؤ النظري (المنحنى الأزرق) لكون يتكون من 5٪ من الذرات و 25٪ من المادة المظلمة و 70٪ من الطاقة المظلمة. كلما كبرنا المقاييس ، كلما ظهر الكون أكثر اتساقًا. (انقر للحصول على دقة عالية jpg ، بدون إصدار زخرفة).
قال المؤلف الآخر ، ديفيد واينبرغ من جامعة ولاية أوهايو: "التحدي الحقيقي الآن هو معرفة ماهية هذه المواد الغامضة".
مقاييس نطاق واسع SDSS
يعد SDSS المسح الفلكي الأكثر طموحًا على الإطلاق ، حيث يضم أكثر من 200 فلكي في 13 مؤسسة حول العالم.
وأوضح عالم المشاريع ، جيمس غان ، من جامعة برينستون ، أن "SDSS هو حقًا استبيانان في واحد". في أكثر الليالي البكر ، يستخدم SDSS كاميرا CCD واسعة المجال (التي بناها Gunn وفريقه في جامعة Princeton و Maki Sekiguchi من مجموعة المشاركة اليابانية) لالتقاط صور لسماء الليل في خمسة أشرطة موجة واسعة بهدف تحديد الموقع والسطوع المطلق لأكثر من 100 مليون من الأجرام السماوية في ربع السماء بأكملها. عند اكتمالها ، كانت الكاميرا هي الأكبر على الإطلاق لأغراض فلكية ، حيث تجمع البيانات بمعدل 37 غيغابايت في الساعة.
في الليالي مع غطاء سحابي أو سحابة معتدلة ، يتم استبدال كاميرا التصوير بزوج من المطياف (الذي صممه آلان أوموتو وفريقه في جامعة جونز هوبكنز). يستخدمون الألياف الضوئية للحصول على أطياف (وبالتالي انزياحات حمراء) من 608 جسمًا في المرة الواحدة. على عكس التلسكوبات التقليدية التي يتم فيها توزيع الليالي بين العديد من علماء الفلك الذين يقومون بمجموعة من البرامج العلمية ، فإن التلسكوب 2.5 متر SDSS لأغراض خاصة في مرصد أباتشي بوينت في نيو مكسيكو مخصص لهذا المسح فقط ، ليعمل كل ليلة واضحة لمدة خمس سنوات .
احتوى الإصدار الأول للبيانات العامة من SDSS ، المسمى DR1 ، على حوالي 15 مليون مجرة ، مع قياسات مسافة الانزياح الأحمر لأكثر من 100000 منها. وستكون جميع القياسات المستخدمة في النتائج المذكورة هنا جزءًا من إصدار البيانات الثاني ، DR2 ، والذي سيتم إتاحته للمجتمع الفلكي في أوائل عام 2004.
وقال شتراوس إن SDSS يقترب من منتصف الطريق في هدفه المتمثل في قياس مليون انزياح أحمر للمجرة والكوازار.
قال كيفورك أبازاجيان: "إن الإثارة الحقيقية هنا هي أن خطوط الأدلة المتباينة من خلفية الميكروويف الكونية (CMB) ، والهيكل الواسع النطاق والملاحظات الكونية الأخرى تعطينا صورة متسقة للكون الذي تهيمن عليه الطاقة المظلمة والمادة المظلمة". مختبر فيرمي الوطني للمسرعات ومختبر لوس ألاموس الوطني.
المصدر الأصلي: Sloan Digital Sky Survey News Release
