Naukowcy stworzyli najdokładniejszą jak dotąd mapę rozmieszczenia materii we Wszechświecie. Wyniki badań sugerują, że w modelu kosmologicznym, jaki znamy, może brakować pewnego elementu. Jakiego?

Co jakiś czas powstają nowe lub zaktualizowane ‘mapy’ wszechświata, to znaczy analizy rozmieszczenia całej materii powstałej w Wielkim Wybuchu. Od tej krótkiej chwili ponad trzynaście miliardów lat temu, w kosmosie uformowała się niezliczona ilość galaktyk, a sam wszechświat wciąż się rozszerza. Badając rozmieszczenie materii w obecnym kosmosie, naukowcy starają się lepiej zrozumieć siły, które go kształtują. Poszukują też ciemnej energii, która według części ekspertów jest odpowiedzialna za przyspieszanie tempa rozszerzania się Wszechświata.

Trzydziestego pierwszego stycznia międzynarodowy zespół naukowców opublikował serię trzech artykułów, w których opisuje wyniki swoich badań. W pracy nad projektem brało udział ponad stu pięćdziesięciu naukowców, którzy połączyli swoje siły i przeanalizowali ogromne ilości danych z Obserwatorium Cerro Tololo w Chile. Tam przez sześć lat prowadzono projekt Dark Energy Survey oraz radioteleskopu South Pole Telescope umieszczonego w stacji Amundsena-Scotta na Biegunie Południowym, który zbiera dane dotyczące kosmicznego promieniowania tła.

Według autorów pracy, materia we wszechświecie jest dużo bardziej równomiernie rozmieszczona niż można by zakładać bazując na standardowym modelu kosmologicznym. 

Co z tego wynika? Otóż oprócz znanych nam sił oddziałujących na materię, musi istnieć jeszcze jakaś niepoznana dotąd siła, która w tajemniczy sposób wpływa na kształtowanie się kosmosu. Dzięki wykorzystaniu danych zebranych różnymi metodami oraz z różnych teleskopów, ryzyko błędu zostało zmniejszone do minimum, co miało niezwykle istotne znaczenie dla projektu. Naukowcy wzięli pod uwagę także efekty soczewkowania grawitacyjnego, czyli zakrzywiania światła przez masywne obiekty o silnym polu grawitacyjnym. Mierząc wpływ soczewkowania, badacze mogli lepiej zobrazować rozmieszczenie materii i uniknąć fałszywych wniosków z analizy danych. Wyniki w zdecydowanej większości pokrywały się z dotychczasowymi założeniami na temat budowy Wszechświata. To, co się nie zgadza, pokrywa się natomiast z rezultatami wcześniejszych analiz.

 

universe Mapa wszechświata przedstawia rzeczywiste położenie i rzeczywiste kolory 200 000 galaktyk

Według jednego ze współautorów pracy, fizyka Erica Baxtera, zdaje się, że obecnie we wszechświecie jest nieco mniej fluktuacji, to znaczy chwilowych zmian w ilości energii w danym punkcie przestrzeni, niż można by przewidzieć bazując na dotychczasowej wiedzy o procesie formowania się kosmosu od jego zarania.

Inaczej mówiąc, jeśli stworzymy model wszechświata z uwzględnieniem wszystkich znanych praw fizyki i prześledzimy jego rozwój w czasie, ostateczny efekt będzie nieznacznie różnił się od tego, co obecnie obserwujemy. Badacze przewidują, że kolejne badania w tym zakresie wykażą podobną rozbieżność, która będzie ostatecznym dowodem na to, że w naszym rozumieniu kosmosu wciąż brakuje pewnego ważnego elementu. Być może jest to właśnie ciemna energia a może zwyczajnie ogranicza nas obecny poziom technologii. Takich przypadków w historii nauki było już przecież wiele. Nie mniej jednak, wszystko wskazuje na to, że naukowcy są na dobrej drodze do odkrycia, co tak naprawdę kształtuje kosmos.

Największa dwuwymiarowa mapa Wszechświata

Astronomowie stworzyli największą dwuwymiarową mapę Wszechświata, do której właśnie dodano kolejną porcję danych. Ten ambitny sześcioletni wysiłek obejmował trzy teleskopy, jeden petabajt danych i mnóstwo pracy procesora na jednym z najpotężniejszych komputerów na świecie znajdującym się w National Energy Research Scientific Computing Center. Efektem tych wysiłków była największa dwuwymiarowa mapa nieba, jaką kiedykolwiek stworzono. Zbiorcze obserwacje wykonane kamerą Mosaic-3 na czterometrowym Teleskopie Nicholasa U. Mayalla i kamerą 90Prime na ponad dwumetrowym Teleskopie Bok Uniwersytetu Arizony, a także zbudowaną przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych Kamerą Ciemnej Energii (DECam) na czterometrowym teleskopie Obserwatorium Cerro Tololo w Chile.

Jednym z głównych celów stworzenia tej mapy było zidentyfikowanie około czterdziestu milionów galaktyk dla pięcioletniego przeglądu spektroskopowego DESI, którego celem jest zrozumienie ciemnej energii poprzez dokładne odwzorowanie historii ekspansji Wszechświata na przestrzeni ostatnich dwunastu miliardów lat.

W ramach projektu DESI wybrano cele, a ich badanie spektroskopowe jest obecnie w toku. Zespół badaczy chce stworzyć jak najbardziej precyzyjną mapę nieba, więc do projektu Legacy Surveys dodano więcej zdjęć i zastosowano ulepszone metody przetwarzania, aby uwzględnić dane, których wcześniej brakowało. Co najważniejsze, dziesiąta publikacja danych koncentruje się na integracji nowego obrazowania z DECam południowego nieba pozagalaktycznego, szczególnie w obszarach oddalonych od dysku Drogi Mlecznej, które są idealne do zaglądania daleko w kosmos.

Wraz z dodaniem zdjęć południowego nieba w nowej wersji danych, projekt Legacy został rozszerzony do ponad dwudziestu tysięcy stopni kwadratowych. Ponadto, nowa wersja zawiera zdjęcia nieba wykonane w dodatkowym filtrze kolorów, który może obrazować światło podczerwone tylko trochę bardziej czerwone niż to, co widzi ludzkie oko. Nowości włączone do zasięgu mapy i długości fali sprawią, że dane będą z kolei przydatne dla szerszej grupy naukowców.

Dodanie danych o długości fal bliskiej podczerwieni do Legacy Survey pozwoli nam lepiej obliczyć przesunięcia ku czerwieni odległych galaktyk lub czas potrzebny światłu z tych galaktyk na dotarcie do Ziemi – dodał astronom Alfredo Zenteno, twórca projektu.

Jednak nie tylko naukowcy korzystają z rozwijającego się archiwum danych astronomicznych pochodzących z Legacy Surveys. Publicznie dostępne dane umożliwiają entuzjastom astronomii cyfrowe oglądanie otaczającego nas wszechświata.

Teraz możecie zobaczyć efekt pracy astronomów z Uniwersytetu Johna Hopkinsa, którzy w listopadzie zeszłego roku opublikowali ogólnodostępną, interaktywną mapę ponad dwustu tysięcy galaktyk w odpowiadających im kolorach i rzeczywistych pozycjach. Projekt ten powstał na podstawie danych zbieranych przez program Sloan Digital Sky Survey przez ponad dwie dekady. Choć jest to jedynie wycinek widzialnego kosmosu, to efekt jest całkiem imponujący. Każda kropka na mapie obrazuje inną galaktykę a w każdej z nich miliardy gwiazd i planet. Twórca projektu, Brice Menard, przyznaje, że jego celem było ukazanie rozmiaru kosmosu w skali, która nigdy wcześniej nie była dostępna dla osób spoza świata nauki.

Dostęp do mapy na stronie -> https://mapoftheuniverse.net/