Примењујући врхунску рачунарску науку на богатству нових астрономских података, истраживачи Слоан Дигитал Ски Сурвеи-а (СДСС) известили су данас прво робусно откривање космичког увећања на великим размерама, предвиђање Еинстеинове Опште теорије релативности примењене на расподелу галаксија , тамну материју и далеке квазаре.
Ова открића, прихваћена за објављивање у часопису Астропхисицал Јоурнал, детаљно описују суптилна изобличења кроз која путује светлост док путује из удаљених квазара кроз мрежу тамне материје и галаксије пре него што стигне до посматрача овде на Земљи.
Открићем СДСС завршава се двогодишње неслагање између ранијих мерења увећања и осталих космолошких тестова односа између галаксија, тамне материје и укупне геометрије универзума.
„Изобличење облика позадинских галаксија услед гравитационог сочивања први пут је примећено пре десетак година, али нико није успео поуздано да открије увећани део сигнала леће“, објаснио је водећи истраживач Риан Сцрантон са Универзитета у Питтсбургху.
Док светлост путује кроз 10 милијарди година из далеког квазара, она се одбија и фокусира гравитационим повлачењем тамне материје и галаксија, ефекат познат као гравитациона сочива. Истраживачи СДСС-а дефинитивно су измерили благо посветљење, или „увећање“ квазара, и ефекат повезују са густином галаксија и тамном материјом дуж путање квазарске светлости. Тим СДСС је открио ово увећање у јачини од 200 000 квазара.
Иако је гравитационо сочивање основно предвиђање Еинстеинове опште релативности, откриће СДСС колаборације додаје нову димензију.
„Посматрање ефекта увећања важна је потврда основног предвиђања Еинстеинове теорије“, објаснио је сарадник СДСС Боб Ницхол са Универзитета у Портсмоутху (Велика Британија). „То нам такође даје кључну проверу конзистентности стандардног модела развијеног да објасни међусобну интеракцију галаксија, галаксија и кластера.“
Астрономи већ две деценије покушавају да мере овај аспект гравитационог сочива. Међутим, сигнал увећања је врло мали ефекат - само неколико одсто се повећава светлост која долази из сваког квазара. Откривање тако мале промене захтевало је веома велики узорак квазара са прецизним мерењима њихове светлине.
„Иако су многе групе пријавиле откривања космичког увећања у прошлости, њихови скупови података нису били довољно велики или прецизни да би омогућили дефинитивно мерење, а резултате је било тешко ускладити са стандардном космологијом“, додала је Брице Менард, истраживачица у Институт за напредне студије у Принцетону, Њ.
До пробоја је дошло почетком ове године користећи прецизно калибрирани узорак од 13 милиона галаксија и 200.000 квазара из СДСС каталога. Потпуно дигитални подаци доступни са СДСС ријешили су многе техничке проблеме који су задесили раније покушаје мјерења увећања. Међутим, кључ новог мерења био је развој новог начина проналаска квазара у подацима СДСС-а.
„Преузели смо врхунске идеје из света рачунарске науке и статистике и применили их на наше податке“, објаснио је Гордон Рицхардс са Универзитета Принцетон.
Рицхардс је објаснио да су помоћу нових статистичких техника научници СДСС могли извући узорак квазара 10 пута већи од конвенционалних метода, омогућавајући изузетну прецизност потребну за проналажење увећавајућег сигнала. „Наше јасно откривање сигнала леће не би било могуће без ових техника“, закључио је Рицхардс.
Недавна посматрања распрострањених галаксија великих димензија, космичке микроталасне позадине и удаљених супернова навели су астронома да развију „стандардни модел“ космологије. У овом моделу видљиве галаксије представљају само мали део читаве масе свемира, а остатак је направљен од тамне материје.
Али за усклађивање претходних мерења сигнала космичког увећања са овим моделом захтевано је стварање неупадљивих претпоставки о томе како су галаксије расподељене у односу на доминантну тамну материју. То је натерало неке да закључе да је основна космолошка слика нетачна или барем недоследна. Међутим, прецизнији резултати СДСС показују да претходни скупови података вероватно нису били изазов за мерење.
„Уз квалитетне податке из СДСС-а и наш много бољи начин одабира квазара, овај проблем смо ставили у мировање“, рекао је Сцрантон. "Наше мерење је у сагласности с остатком онога што нам универзум говори и нагонско неслагање је решено."
"Сада када смо показали да можемо да извршимо поуздано мерење космичког увећања, следећи корак ће бити његово коришћење као алат за проучавање интеракције галаксија, тамне материје и светлости са много већим детаљима", рекао је Андрев Цоннолли Универзитета у Питтсбургху.
Изворни извор: СДСС Невс Релеасе
