Επιρροή της σκοτεινής ενέργειας στο Σύμπαν όπως μια βόλτα με οδοστρωτήρα
Οι επιστήμονες με το Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II) χρησιμοποίησαν μια νέα τεχνική για να κοιτάξουν τη φύση της σκοτεινής ενέργειας πριν από δέκα δισεκατομμύρια χρόνια και να μετρήσουν την τρισδιάστατη δομή του απομακρυσμένου Σύμπαντος. Ανιχνεύοντας αυτόν τον τρισδιάστατο χάρτη, οι επιστήμονες μπόρεσαν να εκτιμήσουν την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας με την πάροδο του χρόνου, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκάλυψη των μυστηρίων αυτής της απωθητικής δύναμης.
Τα τελευταία πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος επιταχύνεται, ένα φαινόμενο που αποδίδεται στη σκοτεινή ενέργεια από τους αστρονόμους. Στην πρώιμη φάση του Σύμπαντος, ωστόσο, μερικά δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, αυτή η μυστηριώδης δύναμη δεν είχε κυρίαρχο ρόλο καθώς η βαρύτητα στην πραγματικότητα κυριάρχησε, επιβραδύνοντας την κοσμική διαστολή.
Η νέα μέτρηση βασίζεται σε δεδομένα από το Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), μία από τις τέσσερις έρευνες που αποτελούν το SDSS-III, που συγκεντρώθηκαν χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική που ονομάζεται “βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις” (BAO). Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί μικρές παραλλαγές στην ύλη που έχει απομείνει από το πρώιμο Σύμπαν ως «τυπικό χάρακα» για να συγκρίνει το μέγεθος του Σύμπαντος σε διάφορα σημεία της ιστορίας του.
Για να λειτουργήσει αυτή η τεχνική, οι επιστήμονες έπρεπε να μελετήσουν πολύ μακρινά αντικείμενα. Ωστόσο, πολύ μακρινά αντικείμενα, όπως οι αρχαίοι, μακρινοί γαλαξίες είναι αμυδρά και δύσκολο να ερευνηθούν, έτσι οι αστρονόμοι αποφάσισαν να φροντίσουν κβάζαρ, ένα από τα πιο ενεργητικά αντικείμενα στο Σύμπαν, για να χαρτογραφήσουν την εξάπλωση των νεφών αερίου υδρογόνου στο διάστημα.
Πριν οι εκπομπές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας των κβάζαρ φτάσουν στη Γη, συναντούν σύννεφα υδρογόνου. Μέρος του φωτός απορροφάται έτσι και το μοτίβο της απορρόφησης δείχνει πώς η πυκνότητα του αερίου ποικίλλει ανάλογα με την απόσταση κατά μήκος της οπτικής γωνίας από το τηλεσκόπιο.
Μέτρηση αυτής της απορρόφησης – ένα φαινόμενο γνωστό ως Δάσος Lyman-alpha – δίνει μια λεπτομερή εικόνα του αερίου μεταξύ μας και του κβάζαρ.
Πέρυσι, η ομάδα αστρονόμων χρησιμοποίησε δεδομένα από 10.000 κβάζαρ που συγκεντρώθηκαν από τη φασματοσκοπική έρευνα ταλάντωσης του SDSS-III του Baryon (BOSS) για να φτιάξουν τον πρώτο μεγάλης κλίμακας χάρτη της δομής του μακρινού αερίου «Lyman-alpha forest». Ωστόσο, η ανάλυση δεν ήταν αρκετά υψηλή για να ανιχνεύσει τη λεπτή διακύμανση των ακουστικών ταλαντώσεων του βαρυονίου. Τώρα στην τελευταία τους έρευνα, οι επιστήμονες κατασκεύασαν έναν χάρτη με 50.000 κβάζαρ που δείχνει την κατανομή των νεφών αερίου υδρογόνου που φτάνουν τα 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά – μόλις δύο δισεκατομμύρια χρόνια μετά την ίδια τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η επέκταση του σύμπαντος είναι σαν μια βόλτα με τρενάκι του λούνα παρκ
Εξοπλισμένοι με αυτόν τον χάρτη υψηλής λεπτομέρειας των BAO, οι επιστήμονες μπόρεσαν να ζωγραφίσουν μια εικόνα του πώς εξελίχθηκε το Σύμπαν σε όλη την ιστορία. Για πρώτη φορά, βλέπουμε πώς λειτουργούσε η σκοτεινή ενέργεια σε μια στιγμή πριν ξεκινήσει η τρέχουσα επιτάχυνση του Σύμπαντος.
Τα ευρήματα του BOSS δείχνουν ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιβραδύνθηκε πριν από περίπου 11 δισεκατομμύρια χρόνια καθώς ακολούθησε μια διελκυστίνδα μεταξύ των ελκυστικών βαρυτικών δυνάμεων των γαλαξιών. Καθώς το Σύμπαν συνέχιζε να διαστέλλεται, η συνεχής απωστική δύναμη της σκοτεινής ενέργειας άρχισε να κυριαρχεί καθώς η ύλη αραιώθηκε από τη διαστολή του διαστήματος. Αυτό είναι σύμφωνο με τις τρέχουσες θεωρίες επέκτασης του Σύμπαντος.
Περισσότερα από ογδόντα χρόνια από τότε που ο Edwin Hubble και ο Georges Lemaitre μέτρησαν για πρώτη φορά τον ρυθμό διαστολής του κοντινού Σύμπαντος, το SDSS-III έκανε την ίδια μέτρηση του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος πριν από 11 δισεκατομμύρια χρόνια. Επί του παρόντος, το έργο BOSS ολοκληρώνεται μόνο κατά το ένα τρίτο. Μέσα σε λίγα χρόνια, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να χαρτογραφήσουν τις τοποθεσίες ενάμισι εκατομμυρίου γαλαξιών και περισσότερων από 160.000 κβάζαρ. Μέχρι να ολοκληρωθεί το SDSS-III, θα έχει βοηθήσει στη μετατροπή της τεχνικής του δάσους Lyman-alpha από μια επικίνδυνη ιδέα σε μια τυπική μέθοδο με την οποία οι αστρονόμοι εξερευνούν τη φύση του μακρινού Σύμπαντος, ισχυρίζονται οι συγγραφείς που συμμετέχουν στη μελέτη.
Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics .
