Pomiar kosmicznych odległości jest dużym wyzwaniem dzięki temu, że żyjemy w relatywistycznym Wszechświecie. Kiedy astronomowie obserwują odległe obiekty, patrzą nie tylko w przestrzeni, ale także w czasie. Ponadto kosmos rozszerza się od czasu, gdy narodził się w Wielkim Wybuchu, a ekspansja ta przyspiesza. Astronomowie zazwyczaj polegają na jednej z dwóch metod pomiaru kosmicznych odległości (znanej jako Kosmiczna Drabina Odległości). Z jednej strony astronomowie polegają na pomiarach przesunięcia ku czerwieni kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła (CMB) w celu określenia odległości kosmologicznych.
I odwrotnie, będą opierać się na lokalnych obserwacjach za pomocą pomiarów paralaksy, gwiazd zmiennych i supernowych. Niestety, istnieje rozbieżność między pomiarami przesunięcia ku czerwieni CMB a pomiarami lokalnymi, co prowadzi do tak zwanego napięcia Hubble’a. Aby rozwiązać ten problem, zespół astronomów z kilku chińskich uniwersytetów i Uniwersytetu w Kordobie przeprowadził dwuletnią analizę statystyczną miliona galaktyk. Na tej podstawie opracowali nową technikę, która opiera się na barionowych oscylacjach akustycznych (BAO) w celu określenia odległości z większą precyzją.
W skład zespołu weszli: Kun Xu, podyplomowy badacz na Uniwersytecie Jiao Tong w Szanghaju (SJTU) i w Instytucie Kosmologii Obliczeniowej (ICC) na Uniwersytecie w Durham; Yipeng Jing, profesor w Instytucie Tsung-Dao Lee i Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology w SJTU; oraz Gong-Bo Zhao, zastępca dyrektora National Astronomy Observatories (NAO-CAS), Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk (UCAS) oraz Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics (IFAA). Dołączył do nich Antonio J. Cuesta, profesor fizyki na Uniwersytecie w Kordobie. Artykuł opisujący ich odkrycia ukazał się niedawno w czasopiśmie Nature Astronomy.
Barionowe Oscylacje Akustyczne, po raz pierwszy zademonstrowane w 2005 roku, są jednym z niewielu śladów Wielkiego Wybuchu, które wciąż można wykryć w kosmosie (podobnie jak CMB). Przez pierwsze 380 000 lat po Wielkim Wybuchu fale te rozchodziły się przez materię tak gorącą, że zachowywała się jak ciecz, jak fale w stawie. Gdy Wszechświat rozszerzał się i ochładzał w ciągu następnych 500 milionów lat, fale te zostały skutecznie “zamrożone w czasie”. Ponieważ dokładny czas trwania tych fal jest znany, są one bardzo przydatne do pomiaru odległości kosmologicznych w oparciu o separację między galaktykami.
Wykrywanie BAO i określanie ich rozmiarów jest niezbędne do dokładnego mapowania Wszechświata na obiekty oddalone o miliardy lat świetlnych (odległości kosmologiczne). W swoich badaniach zespół wykorzystał metody statystyczne do zbadania blisko miliona galaktyk zawartych w dwunastej publikacji danych (DR12) z próbek CMASS Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), w połączeniu z Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Legacy Imaging Surveys. Pozwoliło im to uzyskać dokładne informacje na temat eliptyczności galaktyk i gęstości wokół nich.
Było to ważne, ponieważ siła grawitacji sąsiednich galaktyk zazwyczaj rozciąga galaktyki do punktu, w którym znajdują się one we względnej odległości od siebie. Ale w niektórych miejscach we Wszechświecie efekt ten nie jest tak intensywny. Po przeanalizowaniu wszystkich połączonych danych odkryli, że ich metoda pokazała, gdzie można znaleźć BAO. Jak stwierdził prof. Cuesta w komunikacie prasowym Uniwersytetu w Kordobie:
W połączeniu z innymi metodami z Kosmicznej Drabiny, ta niezależna technika może pomóc rozwiązać jeden z bardziej kłopotliwych problemów współczesnej kosmologii. Uzyskanie dokładnych szacunków kosmicznych odległości otworzy nowe drzwi w astronomii, w tym w tym, jak Wszechświat rozszerzał się w czasie. Może to doprowadzić do rewolucyjnego wglądu w fizykę rządzącą kosmosem, potencjalnie rozwiązując pytania o istnienie i rolę ciemnej materii i ciemnej energii – dwóch największych tajemnic współczesnej astronomii.
Mogą również ujawnić, że nasze wyobrażenia o tym, jak grawitacja zachowuje się w największej skali (opisanej przez Ogólną Teorię Względności) wymagają pewnej rewizji, być może prowadzącej do przyjęcia alternatywnych modeli, takich jak zmodyfikowana dynamika Newtona (MOND).
______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę
