Nejrozsáhlejší 3D mapa galaxií podpoří výzkum temné energie

Detailní vědecká práce programu BOSS přinesla unikátní soubor dat o 1,2 milionech galaxií.

Řez strukturou vesmíru v datech programu BOSS. Kredit: Daniel Eisenstein & SDSS-III.

Planeta Země je už obstojně zmapovaná, ve Sluneční soustavě docela slušně postupujeme, a slibné pokroky děláme i v mapování viditelného vesmíru. Astrofyzici, mezi nimiž byl i tým Floriana Beutlera z Institutu kosmologie a gravitace Univerzity v Portsmouthu, strávili desetiletí sbíráním údajů o 1,2 milionu galaxií. Bylo to součástí Sloanovy prohlídky oblohy Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III). Získali tím unikátní soubor dat, který bude možné použít k výzkumu temné energie.

Florian Beutler. Kredit: LBL.

Jak čtenáři OSLA nepochybně vědí, výzkum temné energie, to je něco jako vyvolávání astrofyzikálních duchů. Tak jako jsme si vymysleli duchy, aby zmírnili náš žal po blízkých a vysvětlili si zvláštní pocity, které prožíváme, astrofyzici si (v dobrém úmyslu) vymysleli temnou energii, aby vysvětlili šokující zrychlování rozpínání vesmíru. Jenže stále vůbec netušíme, co temná energie je, ani zda vůbec existuje.

Beutler si pochvaluje, že jde o extrémně detailní trojrozměrnou mapu, která představuje ohromující množství práce. A s touto mapou teď bude podle Beutlera možné uskutečnit velice přesná měření fenoménu, který připisujeme temné energii, a více tím objasnit jeho podstatu.

Projekt BOSS se dostane člověku pod kůži. Kredit: Gene Cross.

Nová měření pro tuto detailní 3D mapu vznikla v rámci programu Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), který je součástí již zmíněné Sloanovy prohlídky oblohy SDSS-III. V rámci programu BOSS vědci měří rychlost rozpínání vesmíru pomocí analýzy baryonových akustických oscilací (BAO), tedy vlastně otisků zvukových vln z raného vesmíru. Původní baryonové akustické oscilace vznikly, když bylo vesmíru pouhých 380 tisíc let.

Výsek 10 procent nové mapy, zahrnující 120 tisíc galaxií. Černobíle 2D snímek, zeleně 3D mapa. Kredit: Jeremy Tinker & SDSS-III.

Podle Rity Tojeiro z Univerzity St Andrews je nanejvýš pozoruhodné vidět dramatické souvislosti mezi zvukovými vlnami z vesmíru starého 380 tisíc let a shlukováním galaxií o 7 až 12 miliard let později. Pro astrofyziky je to velký dar, že mohou takto pracovat s jevem, k němuž došlo tak dávno.

Nově sestavená mapa také odhaluje pohyb galaxií směrem k oblastem vesmíru, v nichž je více hmoty. Není to ale zase tak divné, viníkem je v tom případě gravitace. A odborníci zdůrazňují, že naměřené údaje pěkně odpovídají předpovědím obecné relativity. To ale zároveň také znamená, že v případě zrychlování rozpínání vesmíru nejspíš doopravdy existuje fenomén, kterému říkáme temná energie, a že nejde o selhání obecné relativity nebo něco podobného.

Video: Florian Beutler: Does Earth have a special place in the universe?

Literatura
University of Portsmouth 14. 7. 2016, Wikipedia (Baryon acoustic oscillations).

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 15.07.2016

Tisk článku

Související články:

Na Hubblovu konstantu pomocí baryonových akustických oscilací Autor: Dagmar Gregorová (29.07.2011)
Projekt WiggleZ potvrzuje uhlazenou povahu vesmíru Autor: Stanislav Mihulka (24.08.2012)
Budeme odposlouchávat temný zvuk vesmíru? Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2013)
Rozpínání vesmíru přesně změřeno díky kvasarům Autor: Stanislav Mihulka (18.04.2014)

Diskuze:

3D mapa známého vesmíru

Martin Prokš,2016-07-20 23:44:03

Dobrý den,

jsem ve vyšší fyzice totální laik (na strojárně se toho moc neučí - není proč ani matematický aparát), ale to neznamená, že mě nefascinuje, byť jí nerozumím. Mám dotaz na problematiku, která úzce souvisí s mapou známého vesmíru a rychlostí světla jakožto mezní rychlostí šíření čehokoli prostorem. Je to jen myšlenkový koncept bez jakékoli matematiky.

Jestli tomu dobře rozumím, náš viditelný vesmír je ohraničen horizontem událostí (doufám že se tomu tak říká), který je daný dobou od vzniku vesmíru x rychlost světla. Přibližně je to kulová bublina se středem ve Sluneční soustavě a poloměrem zvětšujícím se rychlostí světla. Z větší vzdálenosti než je tato hranice k nám prostě žádná informace nemohla stihnout doletět. To co vidíme (včetně té mapy z článku) je jen právě takový prostorový výřez skutečného vesmíru a vně této oblasti se nachází další nám zcela neznámé části vesmíru. Navíc díky gravitačním čočkám, černým dírám, případně dalším jevům, není zcela vyloučené, že i uvnitř našeho horizontu událostí nejsou "slepá místa" odkud k nám žádná informace nemůže dorazit. To co vidíme je navíc časově zkreslený obraz. Vzdálenější objekty jsou obrazy z minulosti, dneska ty objekty jsou jinde, nebo už ani neexistují... Čím vzdálenější, tím větší časový rozdíl.

To se ale týká i projevů gravitace. Gravitačně naše Sluneční soustava interaguje s vesmírem vymezeným horizontem událostí viditelným odtud a navíc v tom časově zkresleném stavu, i gravitace se šíří rychlostí světla. To ale znamená, že vedlejší soustava má jiný horizont událostí posunutý o vzdálenost od Slunce. Tedy že vedlejší soustava reaguje na nepatrně jiné podněty, než naše. Čím vzdálenější soustava, tím větší bude rozdíl mezi nám známým vesmírem a tam známým vesmírem. Problém je, že mi vidíme vzdálené objekty když byly mladší, tedy jejich horizont událostí byla malá bublina uvnitř našeho současného horizontu. Ale když se na ten samý objekt podíváme třeba o rok později, jeho horizont událostí je o světelný rok větší a tedy i jeho interakce a chování se v čase mění, jak se mu zvětšuje jeho známý vesmír - více gravitačních i jiných informací k němu dorazí z více zdrojů. My bychom tedy měli pozorovat změnu chování vzdálených objektů v čase. Druhá věc je, zda těch pár let co sledujeme vesmír podrobněji v takové vzdálenosti máme šanci tak jemné nuance poznat.

Nicméně nemůže toto nějak souviset s kosmologickými problémy jako je ta "chybějící" hmota známého vesmíru? Že nám známé části vesmíru reagují proměnně v závislosti na tom, jak se i jim mění jejich lokální horizonty událostí v čase? Že se nám jen zdá, že vzdálené objekty letí k "neexistující" hmotě, protože prostě vidíme snímek z doby, kdy tyto objekty o "jiné hmotě ještě nevěděly"?