Novo kartiranje oddaljenega vesolja

Tridimenzionalni zemljevid vesolja pred približno 11 milijardami let, je predstavil slovenski astrofizik dr. Anže Slosar.

Objavljeno
11. maj 2011 23.27
Mišo Renko, znanost
Mišo Renko, znanost
V sklopu projekta SDSS-III (Sloan Digital Sky Survey III) je nastal doslej največji tridimenzionalni zemljevid oddaljenih delov vesolja. Na aprilskem srečanju ameriškega društva fizikov (American Physical Society) je zemljevid, ki kaže, kakšno naj bi bilo vesolje pred približno 11 milijardami let, predstavil slovenski astrofizik dr. Anže Slosar iz državnega laboratorija Brookhaven.

»Običajni zemljevidi vesolja nastanejo tako, da opazujemo galaksije, ki oddajajo svetlobo. V tem primeru pa smo postopek obrnili na glavo: opazovali smo porazdelitev vodika med galaksijami, ki preprečuje pot svetlobi. To si lahko predstavljate približno tako, kot če bi opazovali Luno, ki jo zastirajo oblaki: videli bi lahko le obrise oblakov, ki jih osvetljuje svetloba z Lune, oblaki pa jo zadržujejo,« je pojasnil dr. Anže Slosar.

Lov na temno energijo

Namesto proti Luni so teleskop Sloan na observatoriju Apache Point v Novi Mehiki v okviru eksperimenta BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) usmerili proti oddaljenim kvazarjem. Eksperiment v bistvu pomeni predvsem zelo občutljiv spektrograf na teleskopu Sloan. Znanstveniki pri njem uporabljajo dve metodi za merjenje strukture v vesolju: galaksije pri nizkih rdečih premikih in vodik, ki ga osvetljujejo oddaljeni kvazarji pri visokih rdečih premikih. Skupino za kvazarje vodi prav dr. Slosar.

Ta raziskava pomeni prvi poskus uporabe Lyman-alfa gozda za merjenje temne energije, o katerem je dr. Slosar s sodelavci napisal tudi članek, ki so ga objavili na spletni strani arxiv in poslali v objavo reviji Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Človeško oko lahko opazi razliko pri svetlobi, ki gre skozi različne snovi, astronomi pa te razlike pri potovanju svetlobe skozi oblake plina v vesolju opazujejo s spektrometri. Ti oblaki posrkajo svetlobo pri točno določenih valovnih dolžinah, ki so odvisne od oddaljenosti, pri čemer puščajo precej natančen odtis, znan kot Lyman-alfa gozd. »Lahko primerjamo vesolje, kakršno je bilo pred približno 11 milijardami let in kakršno je danes, pri čemer ugotavljamo, kako se je spreminjalo,« je dejal katalonski astronom Andreu Font-Ribera, ki je sodeloval v Slosarjevi skupini raziskovalcev.

Akustične oscilacije barionov so izraz, ki ga kozmologi uporabljajo za občasne zgostitve snovi, ki so jo povzročili tlačni (akustični) valovi s širjenjem po vročem in neprozornem mladem vesolju. Tlačne razlike so povzročile tudi razlike v gostoti snovi in pustile svoj odtis kot majhne spremembe v temperaturi kozmičnega mikrovalovnega sevanja. V gostejših predelih so se kasneje začele tvoriti galaksije.

Svetloba iz tisočev kvazarjev

Akustične oscilacije barionov med drugim uporabljajo kot orodje, s katerim ugotavljajo prisotnost in učinke skrivnostne temne energije. Pokazalo se je, da teleskop zaznava razlike v gostoti medgalaktičnega vodikovega plina na velikih razdaljah, pri čemer lahko posledično meri tudi učinke temne energije. Pri raziskavi so namreč uporabili svetlobo iz 14.000 kvazarjev, ki so od nas oddaljeni celo več milijard svetlobnih let. Prav to jim je omogočilo, da so narisali tridimenzionalno porazdelitev snovi.

Kot pojasnjuje dr. Slosar, bodo akustične oscilacije videli šele tedaj, ko bodo imeli na voljo svetlobo s približno 50.000 kvazarjev, medtem ko so pri 14.000 kvazarjih dokazali predvsem to, da njihova tehnika deluje. Pri tem je treba upoštevati, da podatke o teh 50.000 kvazarjih že imajo, niso pa jih še analizirali.

Za te vesoljske objekte, ki svetijo tisočkrat močneje od povprečne galaksije, so astronomi pred pol stoletja domnevali, da so posebne zvezde. Čeprav vemo danes o kvazarjih precej več, ostajajo ti ogromni vesoljski motorji, ki sevajo energijo v obliki svetlobe in/ali radioaktivnega sevanja, še precej skrivnostni. Astronomi domnevajo, da ta najbolj oddaljena vesoljska telesa poganjajo velike črne luknje, saj drugače ne znajo pojasniti neverjetne količine energije na tako majhnem območju.

Pri najbolj oddaljenih kvazarjih znaša rdeči premik, s katerim merijo oddaljenost od nas, tudi več kot 6. Bolj je predmet v vesolju oddaljen, bolj je valovna dolžina njegove svetlobe pomaknjena proti daljšim valovnim dolžinam oziroma proti rdečemu delu spektra. To pomeni, da je bilo vesolje v času izbruha sedemkrat manjše, kot je danes, med potjo svetlobe do Zemlje pa se je povečalo za šestkrat.

Čeprav je vprašanje delovanja kvazarjev strokovno zelo zanimivo, pa dr. Slosar pravi, da je v primeru eksperimenta BOSS to manj pomembno. Zanje je bistveno, da so ta vesoljska telesa dovolj svetla in da v njihovem spektru zaznavajo vodik.