Una vista schematica della nuova mappa tridimensionale SDSS. clicca per ingrandire
Gli astronomi di UC Berkeley hanno creato la mappa tridimensionale più completa dell'Universo mai pubblicata. Contiene 600.000 galassie e si estende nello spazio per 5,6 miliardi di anni luce. Questa mappa consente agli astronomi di studiare le prove dell'energia oscura, la forza misteriosa che accelera l'espansione dell'Universo.
Un team di astronomi guidato da Nikhil Padmanabhan e David Schlegel ha pubblicato la più grande mappa tridimensionale dell'universo mai costruita, una fetta a forma di cuneo del cosmo che attraversa un decimo del cielo settentrionale, comprende 600.000 galassie rosse unicamente luminose, e estende nello spazio 5,6 miliardi di anni luce, equivalente al 40 percento del passato nel Big Bang.
Schlegel è un borsista di divisione nella divisione di fisica del Lawrence Berkeley National Laboratory, e Padmanabhan si unirà alla divisione di fisica del laboratorio come Chamberlain Fellow e Hubble Fellow a settembre; attualmente è alla Princeton University. Loro e i loro coautori sono membri dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e in precedenza hanno prodotto mappe 3D più piccole utilizzando il telescopio SDSS nel New Mexico per raccogliere scrupolosamente gli spettri delle singole galassie e calcolare le loro distanze misurando i loro spostamenti verso il rosso.
"La novità di questa mappa è che è la più grande di sempre", afferma Padmanabhan, "e non dipende dai singoli spettri".
Il principale motivo per la creazione di mappe 3D su larga scala è capire come viene distribuita la materia nell'universo, afferma Padmanabhan. "Le galassie più luminose sono come i fari: dove c'è la luce, è dove sta la materia."
Schlegel afferma che "poiché questa mappa copre distanze molto maggiori rispetto alle mappe precedenti, ci consente di misurare strutture grandi quanto un miliardo di anni luce di diametro".
Le variazioni nella distribuzione galattica che costituiscono strutture visibili su larga scala discendono direttamente dalle variazioni della temperatura del fondo cosmico a microonde, riflettendo le oscillazioni nel denso universo iniziale che sono state misurate con grande precisione da esperimenti portati da palloncini e dal satellite WMAP.
Il risultato è un "righello" naturale formato dalle variazioni regolari (a volte chiamate "oscillazioni barioniche", con barioni come scorciatoia per la materia ordinaria), che si ripetono a intervalli di circa 450 milioni di anni luce.
"Sfortunatamente si tratta di un sovrano di dimensioni scomode", afferma Schlegel. "Abbiamo dovuto campionare un enorme volume dell'universo solo per adattarci al righello all'interno."
Padmanabhan afferma: "Sebbene l'universo abbia 13,7 miliardi di anni, non è davvero molto tempo quando si misura con un righello contrassegnato solo ogni 450 milioni di anni luce".
La distribuzione delle galassie rivela molte cose, ma una delle più importanti è una misura della misteriosa energia oscura che rappresenta circa i tre quarti della densità dell'universo. (La materia oscura rappresenta circa un altro 20 percento, mentre meno del 5 percento è una materia ordinaria del tipo che rende visibili le galassie.)
"L'energia oscura è solo il termine che usiamo per la nostra osservazione che l'espansione dell'universo sta accelerando", osserva Padmanabhan. "Osservando dove erano le variazioni di densità al tempo dello sfondo cosmico a microonde" - solo circa 300.000 anni dopo il Big Bang - "e vedendo come si evolvono in una mappa che copre gli ultimi 5,6 miliardi di anni, possiamo vedere se le nostre stime di energia oscura sono corretti. "
La nuova mappa mostra che le strutture su larga scala sono effettivamente distribuite come suggerirebbero le idee attuali sull'espansione accelerata dell'universo. La presunta distribuzione della materia oscura sulla mappa, che sebbene invisibile sia influenzata dalla gravità proprio come la materia ordinaria, si conforma anche alla comprensione attuale.
Ciò che ha reso possibile la nuova grande mappa 3D è stato il telescopio a campo ampio di Sloan Digital Sky Survey, che copre un campo visivo di tre gradi (la luna piena è di circa mezzo grado), oltre alla scelta di un particolare tipo di galattica "Faro" o indicatore di distanza: galassie rosse luminose.
"Queste sono galassie morte e rosse, alcune delle più antiche dell'universo - in cui tutte le stelle a fuoco rapido si sono estinte da tempo e rimangono solo vecchie stelle rosse", afferma Schlegel. "Non solo queste sono le galassie più rosse, ma sono anche le più luminose, visibili a grandi distanze."
Gli astronomi Sloan Digital Sky Survey hanno lavorato con i colleghi del team australiano Two-Degree Field per mediare il colore e lo spostamento verso il rosso di un campione di 10.000 galassie luminose rosse, mettendo in relazione il colore della galassia con la distanza. Hanno quindi applicato queste misurazioni a 600.000 di queste galassie per tracciare la loro mappa.
Padmanabhan ammette che "esiste un'incertezza statistica nell'applicazione di una relazione luminosità-distanza derivata da 10.000 galassie luminose rosse a tutte le 600.000 senza misurarle individualmente. Il gioco a cui giochiamo è che ne abbiamo così tanti che le medie ci forniscono ancora informazioni molto utili sulla loro distribuzione. E senza dover misurare i loro spettri, possiamo guardare molto più in profondità nello spazio. ”
Schlegel concorda sul fatto che i ricercatori sono lungi dal raggiungere la precisione che desiderano. "Ma abbiamo dimostrato che tali misurazioni sono possibili e abbiamo stabilito il punto di partenza per un righello standard dell'universo in evoluzione."
Dice "il prossimo passo è progettare un esperimento di precisione, forse basato su modifiche al telescopio SDSS. Stiamo lavorando con gli ingegneri qui al Berkeley Lab per riprogettare il telescopio per fare ciò che vogliamo fare. "
"Il clustering di galassie rosse luminose nei dati di imaging di Sloan Digital Sky Survey", di 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 e Donald G. York appariranno nelle comunicazioni mensili della Royal Astronomical Society ed è ora disponibile online all'indirizzo http://arxiv.org/archive/astro-ph.
SDSS è gestito dal Consorzio di ricerca astrofisica per le istituzioni partecipanti, che sono il Museo americano di storia naturale, l'Istituto astrofisico di Potsdam, l'Università di Basilea, l'Università di Cambridge, l'Università Case Western Reserve, l'Università di Chicago, l'Università Drexel, Fermilab, l'Istituto per Advanced Study, Japan Participation Group, Johns Hopkins University, Joint Institute for Nuclear Astrophysics, Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, the Korean Scientist Group, the Chinese Academy of Sciences (LAMOST), Los Alamos National Laboratory, the Max- Planck-Institute for Astronomy (MPIA), Max-Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, Ohio State University, University of Pittsburgh, University of Portsmouth, Princeton University, the United States Naval Observatory, and University di Washington.
Il finanziamento SDSS è fornito dalla Alfred P. Sloan Foundation, dalle istituzioni partecipanti, dalla National Science Foundation, dal Dipartimento per l'energia degli Stati Uniti, dalla National Aeronautics and Space Administration, dal giapponese Monbukagakusho, dalla Max Planck Society e dal Consiglio di finanziamento dell'istruzione superiore per Inghilterra. Visitare il sito Web SDSS all'indirizzo http://www.sdss.org/.
Berkeley Lab è un laboratorio nazionale del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti situato a Berkeley, in California. Conduce ricerche scientifiche non classificate ed è gestito dall'Università della California. Visitate il nostro sito Web all'indirizzo http://www.lbl.gov.
Fonte originale: Berkeley Lab
