О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Победобесие
Читайте нас:

статья Картографы Вселенной обнаружили новые гигантские структуры

Максим Борисов, 18.05.2006
Схема, демонстрирующая особенности нового исследования по "картографированию" Вселенной, с сайта www.lbl.gov
Схема, демонстрирующая особенности нового исследования по "картографированию" Вселенной, с сайта www.lbl.gov
Реклама
справка Справка

Темное вещество

Темное вещество (dark matter) составляет приблизительно 23% массового-энергетического "бюджета" Вселенной. Нормальное вещество, материал звезд, планет и людей, вносит только 4%. (Остальную часть Вселенной составляет еще более таинственная вещь, названная темной энергией - dark energy)

Некоторая малая часть темного вещества была уже идентифицирована и больше не является тайной. Трудноуловимые частицы нейтрино, про которые когда-то думали, что они имеют массу покоя, равную нулю, подобно фотонам, теперь признаны имеющими некий ненулевой вес и составляют часть этого самого "бюджета". Холодные мертвые звезды, найденные недавно в большом количестве, также вносят свой скромный вклад в этот общий зачет.

Для составления самых подробных из всех ныне существующих карт окружающей нас части Вселенной (на расстояниях до 5 миллиардов световых лет от Земли), астрономы воспользовались помощью так называемых мощных яркосветящихся (люминесцентных) красных галактик (luminous red galaxies - LRGs) - в качестве своеобразных маркеров - и соответствующими компьютерными алгоритмами (использовались методы искусственной нейронной сети - ANNz - Artificial Neural Network). В результате удалось выявить небывалые гигантские структуры, поперечник которых составляет свыше миллиарда световых лет, и установить новые закономерности в распределении галактик в космическом пространстве. Изучение обновленных "звездных 3D-атласов" позволило также найти и новые свидетельства в пользу теории, согласно которой наша Вселенная на самом деле состоит большей частью из темной энергии и темной материи, а не из более привычного нам видимого (барионного) вещества.

Составлением карт (которые предполагается вскоре сделать доступными по WWW для ученых всего мира) занимались сразу две независимые международные группы (объединившие специалистов из США, Канады, Великобритании, Австралии и других стран, в числе авторов встречаются и русские фамилии), однако в обоих случаях в основе лежали данные Слоановского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey - SDSS), 2,5-метрового телескопа в Нью-Мексико, обеспечившего сбор информации о цвете и расположении в небесах более чем миллиона галактик (а во всей нашей Вселенной содержатся многие миллиарды галактик всех форм и размеров, в каждой из которых до 1013 звезд). Проблема состояла в том, что видимые небесные координаты еще не позволяют однозначно выявить позицию каждой галактики в пространстве - в трех измерениях, - нужно еще оценить дистанцию, на которую отстоит от нас тот или иной "звездный остров". В принципе, все это можно узнать, проводя спектральный анализ - измеряя смещение характерных линий химических элементов (за счет расширения Вселенной подобное смещение обычно пропорционально искомому расстоянию до объекта). Однако выполнять слишком большое количество подобных измерений было бы весьма трудоемко и дорого.

Поэтому научные группы, взявшиеся за сей кропотливый труд, предпочли упростить себе задачу, ограничившись автоматическими способами "назначения" расстояний на карте для сотен тысяч галактик без необходимости изучения спектра каждой. Они выделили класс ярких и очень старых галактик - те самые LRGs, - которые и использовались в качестве "стандартных свечей", поскольку их истинные цвета уже давно выявлены. Искажения этих цветов (связанные с удаленностью) можно легко измерить, и из всего этого получить примерное расстояние до Земли. Ну а сами красные галактики - это своего рода мертвецы, принадлежащие к числу самых древних объектов во Вселенной. Все быстро сгорающие звезды в них уже давно выгорели, остались только старые красные звезды. И такие галактики примечательны не только своим красным цветом, но и тем, что видимы даже на очень больших расстояниях.

Карта первой из групп, возглавляемой Крисом Блейком (Chris Blake) из канадского Университета Британской Колумбии (University of British Columbia), содержит свыше миллиона галактик, самая удаленная из которых расположена на расстоянии более 5 миллиардов световых лет от Земли (точнее говоря, речь идет о красных смещениях в диапазоне 0,4<z<0,7), ну вторая группа, работавшая под руководством Нихила Падманабхана (Nikhil Padmanabhan) из американского Принстонского университета (Princeton University), нанесла на карту 600 тысяч галактик, занимающих "клин" приблизительно в одну десятую неба. Этот сектор простирается в космос на 5,6 миллиарда световых лет, что эквивалентно 40% пути до края видимой Вселенной (13,7 миллиарда световых лет). В основе каждого исследования - 10-13 тысяч спектральных замеров LRGs (публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ("Ежемесячных сообщениях Королевского астрономического общества"), доступны также и на arXiv.org).

Группа Падманабхана использовала замеры параметров LRGs для того, чтобы выявить корреляцию между цветом галактик и расстояниями до них. Адриан Коллистер (Adrian Collister) и Офер Лахав (Ofer Lahav) из Кембриджского университета (University of Cambridge) в Великобритании "обучили" компьютер правильно расставлять в пространстве весь этот десяток тысяч "маркировочных" галактик - то есть увязывать воедино их координаты, цвета и удаленность от Земли - и приблизительно оценивать расстояния, отделяющие от нас все остальные галактики, информация о которых содержалась в данных SDSS. Подобные методы станут еще более актуальны для будущих крупных международных астрономических проектов вроде Dark Energy Survey (Обзора по темной энергии), начало которого намечено на 2009 год.

При изучении получившихся 3D-карт обе группы получили возможность выявить определенные закономерности в распределении галактик, указывающие на присутствие весьма обширных надгалактических структур. "Это один из первых случаев, когда удалось обнаружить такие крупные структуры, - рассказывает Падманабхан. - До нас рассмотреть подобное удавалось только при анализе данных по космическому микроволновому фону".

Сравнивая скрывавшиеся до сих пор от человеческого глаза структуры "зрелой" Вселенной (получившиеся виды соответствуют 8 миллиардам лет со времени Большого взрыва) с образованиями, возникшими еще во времена юности нашего мира (когда ему было всего лишь несколько сотен тысяч лет отроду - из данных спутника WMAP и других подобных проектов по изучению реликтового излучения), можно оценить справедливость современных космогонических теорий. Выясняется, что распределение галактик и обширных структур во Вселенной лучше всего соответствуют тем моделям, в которых обычная материя составляет лишь несколько процентов (порядка 5%) от общего "массово-энергетического бюджета", при этом приблизительно одна четверть (или 1/5) приходится на долю темной материи, ну а все остальное - темная энергия.

Обе группы также обнаружили в своих картах отпечаток так называемых космических звуковых волн, пронесшихся вскоре после Большого взрыва. "Мы можем видеть наблюдаемый отпечаток этих звуковых волн в распределении галактик, - говорит Блейк. - Такие следы представляют собой отголосок весьма примечательной эпохи в развитии Вселенной, наступившей спустя менее чем 300 тысяч лет после Большого взрыва. Космос был тогда настолько горяч и плотен, что нейтральные атомы водорода образовываться не могли, все они были ионизированы, и пространство наполняли лишь отдельные протоны и электроны". Ученые установили, что "рябь" от этих волн немного увеличивает вероятность того, что дистанция между сверхскоплениями галактик составит 450 миллионов световых лет, а не какое-либо иное значение. Такая "сетка координат" (этот феномен получил наименование "барионных осцилляций" - "baryon oscillations") может помочь астрономам в деле отображения истории расширения Вселенной и позволит произвести независимую оценку точности астрономических измерений расстояний.

Источники:
A Ruler to Measure the Universe. "Lighthouses in the Sky" Yield Biggest-Ever 3-D Map of the Cosmos - Berkeley Lab Research News
Astronomers Construct Largest-ever 3D Map of a Million Galaxies - Royal Astronomical Society
Biggest map of universe reveals colossal structures - New Scientist

Ссылки:
Cosmological parameters from a million photometric redshifts of SDSS LRGs - arXiv
Составлена самая детальная карта Вселенной - "Мембрана"

Максим Борисов, 18.05.2006


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Выбор читателей