Tampilan skematis dari peta tiga dimensi SDSS yang baru. klik untuk memperbesar
Para astronom dari UC Berkeley telah menciptakan peta tiga dimensi paling komprehensif dari Semesta yang pernah diterbitkan. Ini berisi 600.000 galaksi dan melampaui 5,6 miliar tahun cahaya ke ruang angkasa. Peta ini memungkinkan para astronom mempelajari bukti energi gelap - kekuatan misterius yang mempercepat ekspansi Alam Semesta.
Sebuah tim astronom yang dipimpin oleh Nikhil Padmanabhan dan David Schlegel telah menerbitkan peta tiga dimensi terbesar dari alam semesta yang pernah dibangun, irisan berbentuk kosmos yang membentang sepersepuluh langit utara, meliputi 600.000 galaksi merah bercahaya unik, dan meluas 5,6 miliar tahun cahaya jauh ke luar angkasa, setara dengan 40 persen dari perjalanan waktu ke Big Bang.
Schlegel adalah Rekan Divisi di Divisi Fisika Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley, dan Padmanabhan akan bergabung dengan Divisi Fisika Lab sebagai Rekan Chamberlain dan Rekan Hubble pada bulan September; saat ini dia di Universitas Princeton. Mereka dan rekan penulis mereka adalah anggota Sloan Digital Sky Survey (SDSS), dan sebelumnya telah menghasilkan peta 3-D yang lebih kecil dengan menggunakan teleskop SDSS di New Mexico untuk dengan susah payah mengumpulkan spektrum galaksi individu dan menghitung jarak mereka dengan mengukur pergeseran merah mereka.
"Apa yang baru tentang peta ini adalah peta ini yang terbesar," kata Padmanabhan, "dan itu tidak bergantung pada spektrum individu."
Motif utama untuk membuat peta 3-D skala besar adalah untuk memahami bagaimana materi didistribusikan di alam semesta, kata Padmanabhan. "Galaksi paling terang seperti mercusuar - tempat cahayanya, adalah tempat masalahnya."
Schlegel mengatakan bahwa "karena peta ini mencakup jarak yang jauh lebih besar dari peta sebelumnya, ini memungkinkan kita untuk mengukur struktur sebesar satu miliar tahun cahaya."
Variasi dalam distribusi galaksi yang membentuk struktur skala besar yang terlihat secara langsung diturunkan dari variasi suhu latar belakang gelombang mikro kosmik, yang mencerminkan osilasi dalam alam semesta purba yang padat yang telah diukur dengan sangat akurat melalui eksperimen yang ditularkan melalui balon dan satelit WMAP.
Hasilnya adalah "penguasa" alami yang dibentuk oleh variasi reguler (kadang-kadang disebut "osilasi baryon," dengan baryon sebagai singkatan untuk masalah biasa), yang berulang pada interval sekitar 450 juta tahun cahaya.
"Sayangnya itu adalah penggaris berukuran tidak nyaman," kata Schlegel. "Kami harus mencicipi volume besar alam semesta hanya agar sesuai dengan penguasa di dalam."
Padmanabhan berkata, "Meskipun alam semesta berusia 13,7 miliar tahun, itu benar-benar tidak banyak waktu ketika Anda mengukur dengan penggaris yang ditandai hanya setiap 450 juta tahun cahaya."
Distribusi galaksi mengungkapkan banyak hal, tetapi salah satu yang paling penting adalah ukuran energi gelap misterius yang menyumbang sekitar tiga perempat dari kepadatan alam semesta. (Dark matter menyumbang sekitar 20 persen, sedangkan kurang dari 5 persen adalah hal biasa dari jenis yang membuat galaksi terlihat.)
"Energi gelap hanyalah istilah yang kami gunakan untuk pengamatan kami bahwa perluasan alam semesta semakin cepat," kata Padmanabhan. “Dengan melihat variasi kepadatan pada saat latar belakang gelombang mikro kosmik” - hanya sekitar 300.000 tahun setelah Ledakan Besar - “dan melihat bagaimana mereka berevolusi menjadi peta yang mencakup 5,6 miliar tahun terakhir, kita dapat melihat apakah perkiraan kami energi gelap benar. "
Peta baru menunjukkan bahwa struktur skala besar memang terdistribusi seperti ide saat ini tentang percepatan ekspansi alam semesta akan menyarankan. Asumsi distribusi peta dari materi gelap, yang meskipun tidak terlihat dipengaruhi oleh gravitasi seperti halnya materi biasa, juga sesuai dengan pemahaman saat ini.
Apa yang membuat peta 3-D baru yang mungkin adalah teleskop bidang lebar Sloan Digital Sky Survey, yang mencakup bidang pandang tiga derajat (bulan purnama sekitar setengah derajat), ditambah pilihan jenis galaksi tertentu "Mercusuar," atau penanda jarak: galaksi merah bercahaya.
"Ini adalah mati, galaksi merah, beberapa yang tertua di alam semesta - di mana semua bintang yang terbakar cepat telah lama terbakar dan hanya bintang merah tua yang tersisa," kata Schlegel. "Ini bukan hanya galaksi yang paling merah, mereka juga yang paling terang, terlihat dari jarak yang jauh."
Para astronom Sloan Digital Sky Survey bekerja dengan rekan-rekannya di tim Australian Two-Degree Field untuk meratakan warna dan pergeseran merah dari sampel 10.000 galaksi bercahaya merah, yang menghubungkan warna galaksi dengan jarak. Mereka kemudian menerapkan pengukuran ini pada 600.000 galaksi seperti itu untuk merencanakan peta mereka.
Padmanabhan mengakui bahwa "ada ketidakpastian statistik dalam menerapkan hubungan jarak-kecerahan yang berasal dari 10.000 galaksi bercahaya merah untuk semua 600.000 tanpa mengukurnya secara individual. Permainan yang kami mainkan adalah, kami memiliki begitu banyak sehingga rata-rata masih memberi kami informasi yang sangat berguna tentang distribusinya. Dan tanpa harus mengukur spektrum mereka, kita dapat melihat jauh lebih dalam ke ruang angkasa. "
Schlegel setuju bahwa para peneliti jauh dari mencapai ketepatan yang mereka inginkan. "Tapi kami telah menunjukkan bahwa pengukuran seperti itu mungkin, dan kami telah menetapkan titik awal untuk penguasa standar alam semesta yang berkembang."
Dia mengatakan “langkah selanjutnya adalah merancang eksperimen presisi, mungkin berdasarkan modifikasi pada teleskop SDSS. Kami bekerja dengan para insinyur di sini di Berkeley Lab untuk mendesain ulang teleskop untuk melakukan apa yang ingin kami lakukan. "
"Clustering Galaksi Merah Bercahaya di Sloan Digital Sky Survey Imaging Data," oleh Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Alexey Makarov, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eisenstein, Douglas P. Finkbeiner, James E. Gunn, David W. Hogg, ?? bf? Eljko Ivezić, Gillian R. Knapp, Jon Loveday, Robert H. Lupton, Robert C. Nichol, Donald P. Schneider, Michael A. Strauss, Max Tegmark, dan Donald G. York, akan muncul di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society dan sekarang tersedia online di http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS dikelola oleh Konsorsium Penelitian Astrofisika untuk Lembaga yang Berpartisipasi, yaitu Museum Sejarah Alam Amerika, Institut Astrofisika Potsdam, Universitas Basel, Universitas Cambridge, Universitas Case Western Reserve, Universitas Chicago, Universitas Drexel, Fermilab, Institut untuk Studi Lanjutan, Kelompok Partisipasi Jepang, Universitas Johns Hopkins, Institut Gabungan untuk Astrofisika Nuklir, Institut Kavli untuk Astrofisika dan Kosmologi Partikel, Kelompok Ilmuwan Korea, Akademi Ilmu Pengetahuan China (LAMOST), Laboratorium Nasional Los Alamos, Laboratorium Max Planck-Institute for Astronomy (MPIA), Max-Planck-Institute for Astrophysics (MPA), Universitas Negeri New Mexico, Universitas Negeri Ohio, Universitas Pittsburgh, Universitas Portsmouth, Universitas Portsmouth, Universitas Princeton, Observatorium Angkatan Laut Amerika Serikat, dan Universitas dari Washington.
Pendanaan SDSS disediakan oleh Alfred P. Sloan Foundation, Lembaga yang Berpartisipasi, Yayasan Sains Nasional, Departemen Energi AS, Administrasi Penerbangan dan Antariksa Nasional, Monbukagakusho Jepang, Masyarakat Max Planck, dan Dewan Pendanaan Pendidikan Tinggi untuk Inggris. Kunjungi situs web SDSS di http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab adalah laboratorium nasional Departemen Energi AS yang berlokasi di Berkeley, California. Itu melakukan penelitian ilmiah tidak terklasifikasi dan dikelola oleh University of California. Kunjungi situs web kami di http://www.lbl.gov.
Sumber Asli: Berkeley Lab
