Ученые из Швейцарии помогли создать 3D-карту Вселенной
На этом снимке, опубликованном Европейским космическим агентством (ESA) 24 апреля 2020 года, изображены туманности NGC 2014 и NGC 2020, образующие единую эмиссионную туманность в созвездии Золотая Рыба в Большом Магеллановом Облаке, спутниковой галактике нашего Млечного Пути, находящейся от него на расстоянии в 163 000 световых лет. Keystone / Nasa, Esa, And Stsci / HandoutМеждународный консорциум ученых завершил объединёнными усилиями фотосъемку космического пространства с целью создания самой большой трехмерной карты Вселенной.
Этот контент был опубликован 20 июля 2020 года — 10:59EPFL/swissinfo.ch/IP
Доступно на 2 других языкахПроект, продолжавшийся 6 лет и известный под названием «Расширенная спектроскопическая съемка барионных осцилляций» (Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey eBOSSВнешняя ссылка
Полученная 3D-карта Вселенной является результатом 20-летнего сотрудничества сотен ученых из трёх десятков различных научно-исследовательских учреждений по всему миру, объединившихся в рамках проекта Sloan Digital Sky SurveyВнешняя ссылка («Слоуновский цифровой космический обзор», или SDSS).
Речь идет о широкомасштабном исследовании спектров красного смещения звёзд и галактик при помощи 2,5-метрового широкоугольного телескопа Обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико, США. Проект назван в честь Фонда Альфреда Слоуна. Альфред Причард Слоун (1875 — 1966) был президентом и генеральным директором автомобильной корпорации General Motors в 1923–1937 гг.
Карта была опубликована 20 июля 2020 года в формате сразу 20 научных публикаций.
«В 2012 году я запустил проект eBOSS, задумав создание наиболее полной 3D-карты Вселенной, которая отражала бы все основные этапы её развития. Для этого мы захотели впервые зафиксировать все небесные объекты, указывающие на характер структуры распределения материи в космосе, включая так называемые эмиссионные туманности, в недрах которых активно образуются звезды и квазары.
По словам лозаннского EPFL, это исследование опирается и учитывает все существующие эмпирические данные, собранные начиная с 1998 года, заполняя имеющиеся космологической истории пробелы и лакуны. Оно способно улучшить понимание механизмов, лежащих в основе постоянного расширения Вселенной.
В рамках исследования ученые измерили повторяющиеся закономерности в характере распределения галактик, чтобы точнее определить несколько ключевых космологических параметров, в том числе и плотность гипотетических пока темной материи и энергии во Вселенной. Напомним, что в соответствии с действующей и общепризнанной теорией так называемый Большой взрыв, который породил Вселенную, произошел примерно 13,8 миллиардов лет назад.
В заявлении EPFL говорится, что в рамках этого проекта, выявляя характер распределения материи во Вселенной, ученые обнаружили в районе карты, относящемся к периоду, который отстоит от нашего времени на шесть миллиардов лет, самые старые, а потому самые красные галактики.
Чтобы исследовать ситуацию, которая царила 11 миллиардов лет назад, они исследовали квазары, то есть активные ядра галактик на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающее вещество, становясь источником яркого свечения.
«Мы достаточно хорошо знаем как начальную историю Вселенной, так и ее недавнюю историю, связанную с процессом ее расширения, но примерно на этапе, который отстоит от нас на 11 миллиардов лет, у нас есть лакуны», — говорит космолог Кайл Доусон (Kyle Dawson). «За прошедшие пять лет непрерывных наблюдений мы смогли провести значительную работу по восполнению этих пробелов. Данная информация позволит нам обеспечить один из самых значительных прорывов в космологии за последнее десятилетие».
Этот материал можно также прочитать в сети ТелеграмВнешняя ссылка
Статья в этом материале
Ключевые слова:Астрофизики создали самую большую в мире 3D-карту Вселенной
По теме
NASA и ESA опубликовали фото Солнца, снятые с самого близкого расстояния в истории
Астрофизики вместили 11 миллиардов лет космической истории на одном изображении, которое стало крупнейшей 3D-картой Вселенной из всех, которые были когда-либо созданы.
Над разработкой трудились более 100 ученых со всего мира на протяжении 20 лет. Это исследование назвали «Слоановский цифровой обзор неба» (Sloan Digital Sky Survey), поскольку оно осуществлялось с помощью Слоановского телескопа.
Это считают одним из величайших достижений в области космологии за последнее десятилетие.
Первые данные, которые отражены на карте, датируются временем, когда Вселенной было только 300 000 лет. Новая карта позволяет изучить факторы, определяющие структуру Вселенной начиная с тех времен, и измерить закономерности распределения галактик с большей точностью, чем раньше.
По словам ученых, почти 6 миллионов лет назад Вселенная начала расширяться и с тех пор этот темп ускоряется. Вероятно, такое явление становится возможным благодаря мистическому невидимому компоненту, так называемой «темной энергии», которая упоминалась в «Общей теории относительности» Альберта Эйнштейна.
Благодаря карте исследователи надеются сделать новые открытия в данном направлении.
Напомним, недавно ученые сообщили, что начинают поиски черной дыры в пределах Солнечной системы.
Если вы устали от серьезных новостей и хочется немного расслабиться, подписывайтесь на наш канал в Telegram. Дивогляд 5.UA – канал, где живут только лайтовые новости. Давайте релаксировать вместе!
Читайте по теме
Ученые представили самую большую 3D-карту Вселенной — Новости технологий
Ожидается, что такая подробная новая карта поможет астрономам создать хронологию расширения Вселенной. В целом, работы с использованием телескопа Sloan Foundation велись более 20 лет.
Интересно Китай успешно запустил зонд на Марс: детали миссии «Тяньвень-1» и видео старта
«Мы достаточно хорошо знаем и давнюю историю Вселенной, и ее недавнюю историю расширения, но в середине этого промежутка существует серьезный пробел», – сказал Кайл Доусон, космолог из Университета Юты и ведущий исследователь проекта.
Разрыв начинается через несколько миллиардов лет после Большого взрыва. Ученые могут измерить скорость расширения Вселенной до этого момента благодаря космическому микроволновому фону – излучение, которое сохранилось с раннего периода. Также исследователи могут рассчитать недавнее расширение, измерив, как расстояние между Землей и соседними галактиками увеличивается с течением времени.
Но расширение в промежутке между этими двумя периодами мало изучено, так как свет галактик на расстоянии более чем несколько сотен миллионов световых лет иногда слишком слабый. Чтобы восполнить этот пробел, команда из более чем 100 ученых со всего мира изучала не только далекие галактики, но и яркие квазары.
Ученые создали 3D-карту Вселенной
В наблюдениях они использовали явление, которое называется красным смещением – процесс, с помощью которого свет от древнейших, далеких галактик буквально растягивается сквозь Вселенную, увеличивая длину волны и смещаясь к красному концу спектра.
В результате этого процесса удаленные источники света кажутся наиболее красными, в то время как те, что ближе к Земле, выглядят голубыми.
Чтобы рассчитать скорость космического расширения 11 миллиардов лет назад, команда измерила красное смещение миллионов удаленных объектов вместе с их скоростями – что показывает, насколько галактика притягивается гравитацией другой материи вокруг нее.
Ученые связывают расширение с темной материей, хотя пока никаких подтверждений этому еще нет, но есть опровержение. Ранее удалось обнаружить галактику, образованную без участия темной материи.
Однако сами исследователи считают, что работы, подобные этой, помогут ученым лучше понять свойства предполагаемой темной материи.
«Такие карты, как наша, позволяют с уверенностью сказать, что есть несоответствие в постоянной Хаббла», – отметила Ева Мария Мюллер из Оксфордского университета.
Миллиарды по цене миллионов: астрономы создали самую подробную карту мироздания
Астрономы использовали телескоп стоимостью в десятки миллионов долларов и искусственный интеллект, чтобы составить не имеющую себе равных трехмерную карту Вселенной.
Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Под прицел специалистов попали миллиарды объектов, причем свет от самых далеких из них путешествовал по космосу многие миллиарды лет. Новая карта может стать ключом ко многим тайнам пространства, времени и материи.
Сегодня, как и во времена древних греков, приоритетная задача астрономов — смотреть на небо и составлять списки увиденных там ярких пятнышек. Однако сегодня для этого используются точные и дорогие инструменты, а выводы из увиденного делаются с учетом последних достижений астрофизики и с использованием мощных вычислительных методов.
Один из таких инструментов — телескоп Pan-STARRS1, принадлежащий США и расположенный на Гавайях. Он не так уж велик: диаметр зеркала составляет всего 1,8 м. Телескопы такого размера умели делать еще в XIX веке. Многие современные приборы значительно превышают эти параметры: так, зеркало Pan-STARRS1 равно по величине любому из четырех вспомогательных зеркал крупнейшего в мире телескопа VLT, при том, что у последнего есть еще четыре основных зеркала диаметром 8,2 м каждое.
Реклама на Forbes
Размер зеркала, безусловно, имеет значение: от него прямо зависит чувствительность прибора. Но от него зависит не все. У Pan-STARRS1 огромное по сравнению с его собратьями по профессиональному цеху поле зрения. За ночь он обозревает площадку в тысячу квадратных градусов (то есть 1/40 часть всего неба). Кроме того, у этого телескопа одна из самых больших в мире цифровых камер (почти 1,4 млрд пикселей). И это не полный список достоинств маленького, но гордого инструмента. Поэтому при своих скромных размерах он выдает астрономические результаты мирового уровня.
К слову, у Pan-STARRS1 есть брат-близнец Pan-STARRS2. Изначально планировалось построить еще два таких же телескопа. Бюджет всей программы оценивался в $100 млн. По меркам профессиональной астрономии это не такие уж большие деньги, особенно если сравнивать со стоимостью запуска телескопов в космос. Так, орбитальная обсерватория TESS размером с небольшой холодильник обошлась втрое дороже (но отнюдь не разочаровала своих создателей, открыв тысячи новых планет).
Две тысячи новых миров: что открыла космическая обсерватория TESS
Впрочем, Pan-STARRS1 и в одиночку способен порадовать астрономов. Одним из веских поводов для радости стала первая версия (Data release 1, или DR1) каталога Pan-STARRS1 3π, вышедшая в 2016 году. Она охватывает три четверти неба и содержит почти три миллиарда объектов. Для каждого из них определена видимая яркость и направление на него. Даже если бы научные результаты телескопа ограничились только этим каталогом (а это далеко не так), каждое небесное тело — звезду, галактику или квазар — человечество приобрело бы менее чем за один цент. Кто скажет, что это невыгодная сделка с мирозданием?
Однако определить направление, в котором находится то или иное светило — это еще не все. Если мы будем составлять карту окружающего мира, учитывая только направления, то получим ущербную плоскую картину.
В один список «предметов, которые слева от нас» попадут чашка на столе, соседний дом за окном и солнце в небе. Чтобы действительно ориентироваться в своем окружении (хотя бы оценить истинные размеры объектов), нужно добавить третью координату — расстояние до объекта.
С чашкой и соседним домом не будет особых проблем. А вот как насчет того, что в небе? До звезд и галактик не дотянешься рулеткой, а их внешний вид обманчив. Заурядные, но близкие газопылевые облака с Земли выглядят очень похожими на колоссальные, но далекие галактики с миллиардами звезд (и даже после изобретения телескопа понадобились столетия, чтобы отличить их друг от друга). Другой яркий во всех смыслах пример — квазары. Это самые мощные, но и самые далекие от нас источники излучения во Вселенной. И эти монстры, многократно превосходящие светимостью всю Галактику, в телескоп выглядят как рядовые слабые звездочки.
Иными словами, не зная расстояния до объекта, астроном иной раз просто не может понять, с чем он имеет дело.
Полярная звезда — сверхгигант, которому карлик Солнце не годится и в подметки, но легко ли это осознать, когда не только дневное светило, но и собственная настольная лампа светит нам куда ярче, чем далекая звезда?
Вот почему исследователям космоса так важно определять расстояния до наблюдаемых объектов и дополнять двумерные карты трехмерными. Именно этим и занялись авторы исследования. Они построили трехмерную карту распределения галактик, попавших в упоминавшийся выше каталог Pan-STARRS1 3π DR1.
Почти пусто: астрономы выяснили, сколько во Вселенной материи
Большие данные для большой наукиЭтот каталог содержит звезды, галактики и квазары, которые для неискушенного взгляда выглядят одинаково — как светлые пятнышки. В данном исследовании ученых интересовали только галактики, и они хотели прежде всего отделить зерна от плевел. В обработке данных о трех миллиардах объектов помог искусственный интеллект. Для начала нейронную сеть обучили на выборке из 3,8 млн объектов, о каждом из которых было заранее известно из предыдущих исследований, что это такое — звезда, галактика или квазар.
Компьютерный разум научился распознавать объекты всех трех типов с точностью 97–98%. После этого он приступил к классификации всех объектов каталога Pan-STARRS1 3π DR1.
Но задачей системы было не только распознать галактики. Она также определяла их красное смещение, которое возникает из-за расширения Вселенной. Эта величина однозначно связана с расстоянием, так что вычислить дистанцию до объекта становилось делом техники. Правда, довольно тонкой техники: приходилось еще учитывать поглощение света межзвездной пылью.
Зато в результате расстояния были определены с погрешностью не более 3%. И это притом, что свету некоторых из этих галактик понадобилось более половины возраста Вселенной, чтобы добраться до Земли (здесь не надо ничего пересчитывать в световые годы: на космологических расстояниях формула «время пути света в годах = расстояние в световых годах» уже не работает, потому что благодаря Общей теории относительности пространство начинает выкидывать фокусы).
Космические картыИмея две координаты, задающие направление на галактику, и третью, определяющую расстояние до нее, астрономы построили трехмерную карту Вселенной, на которую нанесли более миллиарда «звездных островов».
Это, казалось бы, не так уж много, ведь в видимой части Вселенной насчитываются сотни миллиардов галактик. Но определение дистанций до них — дело непростое. Так что на сегодняшний день составленная авторами трехмерная карта космоса является самой подробной.
Все полученные данные исследователи выложили в открытый доступ. Правда, заправить эту космическую карту в планшет (или смартфон) вряд ли получится: все-таки 300 Гб.
Эта карта, как и любая другая, отвечает прежде всего на простейший вопрос: где что находится. Может ли она рассказать о космосе что-нибудь еще?
Реклама на Forbes
Безусловно. Ведь количество и расположение галактик не случайно. На него наложили отпечаток самые глубокие законы, управлявшие рождением и развитием Вселенной. Например, даже значительно менее обширная трехмерная карта расположения галактик позволила специалистам ответить на фундаментальный вопрос, сколько в космосе материи, а распределение сверхскоплений галактик заставило ученых заподозрить, что они не знают об устройстве мира чего-то важного.
Трудно сказать, какие именно тайны поможет раскрыть новая карта. Но можно не сомневаться в том, что открытия не заставят себя долго ждать.
Самая большая и детальная 3D-карта Вселенной
Спустя десятки лет углублённого изучения самых отдалённых уголков космоса в рамках Sloan Digital Sky Survey (Слоановского цифрового небесного обзора) астрофизики создали самую большую и детальную 3D-карту Вселенной, которая охватывает более 2 миллионов галактик и квазаров.
EPFLГлавный научный сотрудник проекта космолог Кайл Доусон из Университета Юты рассказал, что современная наука располагает весьма обширными знаниями как о зарождении нашей Вселенной, так и о более «свежей» истории её расширения. Исследователи имеют чёткое представление о том, каким был космос в первые миллионы лет. Это стало возможным благодаря труду тысяч учёных со всего мира, которые совместными усилиями рассчитали относительное количество элементов, сформировавшихся в Большом взрыве, а также изучили равномерно заполняющее Вселенную реликтовое излучение, возникшее при первичной рекомбинации водорода.
История последних нескольких миллиардов лет в истории Вселенной известна нам благодаря тщательному картированию космоса с целью определения темпов его расширения. В то же время существует огромный пробел данных, охватывающий около 11 миллиардов лет существования Вселенной. На протяжении последних двадцати лет астрофизики упорно работали над тем, чтобы наконец восполнить этот пробел. Учёные считают, что эта информация позволит людям добиться значительного прогресса в освоении отрасли космологии.
Осцилляции представляют собой своего рода акустические волны, которые зародились на заре эволюции Вселенной, когда расширяющаяся первичная плазма ещё не остыла до температуры, достаточной для образования объединения электронов и протонов в первые нейтральные атомы водорода. В исследовании eBOSS задействованы более 100 астрофизиков, которые тщательно отслеживают уровни колебания материи, свидетельствующие о наличии физических объектов.
Anand Raichoor (EPFL), Ashley Ross (Ohio State University) and the SDSS CollaborationИспользуя всю имеющуюся информацию об истории расширения Вселенной и новые данные, полученные в рамках проектов eBOSS и SDSS, исследователи сумели обнаружить закономерность распределения галактик и рассчитать их расположение. За последние годы астрофизики внесли на карту Вселенной более 2 миллионов галактик. Совмещение данных исследовательских работ, проведённых на протяжении последних 20 лет, также позволило обнаружить явные прорехи в нашем видении космоса. Один из таких моментов касается постоянной Хаббла: расчёты участников проекта eBOSS показали значение расширения Вселенной примерно на 10% ниже, чем значение, полученное при изучении скорости удаления ближайших звёзд, квазаров и галактик.
Учёные не сомневаются в точности исследования eBOSS, а значит в какой-то момент – примерно 6 миллиардов лет назад началось ускорение темпов расширения Вселенной, которое усиливается по сей день. Аналитик Ева-Мария Мюллер из Оксфордского университета предполагает, что причиной несоответствия значений постоянной Хаббла может быть существование в ранней Вселенной неизвестной науке формы материи, предсказанной общей теорией относительности Эйнштейна.
Они разделили объекты в отдельные группы в зависимости от размера, цвета и удаления от Земли. Для описания истории Вселенной периода 6 и более миллиардов лет назад исследователи отметили крупнейшие красные галактики. При изучении ещё более отдалённого периода они сконцентрировались на молодых голубых галактиках. А для периода истории Вселенной давности в 11 миллиардов лет учёные анализировали квазары.
sdss.org / surveys / ebossРезультаты многолетнего труда астрофизиков были описаны в 20 научных работах общим объёмом более 500 страниц. Помимо создания наглядной карты Вселенной, учёные также несколько приблизились к пониманию её геометрической структуры. В частности, данные SDSS и eBOSS позволяют предположить, что наша Вселенная обладает практически нулевой пространственной кривизной, то есть она плоская (в понимании евклидовой / неискривлённой геометрии), а не изогнутая в виде сферы или тора.
Eva-Maria Mueller (Oxford University) and the SDSS CollaborationИсточник
Поделиться в соцсетях
Австралийские астрономы создали новую 3D-карту галактики Млечный путь — Космос
СИДНЕЙ, 6 февраля. /ТАСС/. Новая 3D-карта Млечного Пути, составленная астрономами сиднейского университета, показывает, что наша галактика наполнена молодыми голубыми звездами и изогнута с двух сторон. Подробно о новейших разработках ученых из Австралии рассказывает журнал Nature Astronomy.
Спецпроект на тему
Карта, созданная австралийскими астрономами, дает возможность по-новому взглянуть на галакику. «Это беспрецедентный вид на Млечный Путь. Мы видим, что наша галактика изогнута с двух сторон в форме латинской буквы S, и это действительно новый поворот в астрономии», — рассказывает один из авторов исследования Ричард де Грийс из университета Маккуори.
По словам ученого, раньше все опирались на «исторические данные» о том, что Млечный Путь — это спиральная галактика, содержащая около 250 млрд звезд, большинство из которых находятся во внутренней области. Долгое время считалось, что галактика искривлена в части, где располагаются газовые облака, занимающие огромные пространства, лежащие за пределами области звезд.
«Сейчас мы видим, что в зоне деформации есть молодые звезды. И что еще более важно, их присутствие доказывает: галактика не просто искривлена, она буквально скручена в S-образную форму. Это явление, известное как прецессия, было замечено в ряде других галактик, но не в нашем Млечном Пути, — поясняет профессор Де Грийс.
Космические маяки
Чтобы создать карту, австралийские астрономы, в содружестве со своими китайскими коллегами, взяли за основу пульсирующие звезды Цефеиды. Эти молодые голубые звезды в 20 раз массивнее и в 100 тыс. раз ярче нашего Солнца, используются астрономами для расчета расстояний в космосе. Для астрономов Цефеиды являются своего рода маяками, благодаря зависимости период-светимость, они используются при определении расстояний до удаленных объектов в космосе.
В течение года ученые наблюдали за почти 1,4 тыс. пульсирующих звезд, чтобы точно вычислить расстояния между небесными телами в галактике, а также определить их местоположение. На основании этих данных ученые начали создавать 3D модель галактики Млечный путь, которая и показала — наша галактика хранит много секретов.
«Большая часть Млечного Пути состоит из темной материи — мы не понимаем, что это такое, мы просто знаем, что в галактике присутствует много массы, и теперь можем сказать где и как она распределена», — объяснил профессор Де Грийс.
Тайны Млечного Пути
Впрочем, темная материя — не единственная тайна нашей галактики. Астроном Наоми Макклюр-Гриффитс из Австралийского национального университета рассказывает, что в новом исследовании им удалось заглянуть не только в настоящее Млечного пути, но и прикоснуться к его будущему. «Сейчас, когда удалось отобразить трехмерную структуру галактики и посмотреть, как она движется, мы можем не только узнать, что происходит, но и понять, что будет дальше», — говорит астроном.
По его словам, новая карта может помочь не только в охоте на темную материю, но и в прогнозировании дальнейшей судьбы галактики, а также выступит в качестве «ориентира» для других работ, таких, как миссия телескопа Гея, главная задача которого — наблюдение за звездами Млечного пути.
Гея («Gaia») — космический телескоп Европейского космического агентства, был выведен на орбиту 19 декабря 2013 года с главной задачей — составить подробную карту распределения звезд нашей Галактики. Предполагается, что с помощью телескопа будет составлена трехмерная карта части нашей Галактики с указанием координат, направления движения и спектрального класса примерно 1 млрд звезд. Помимо этого, телескоп сможет открыть около 10 тыс. экзопланет, а также астероиды и кометы в Солнечной системе. Разработка миссии заняла 13 лет и обошлась в €740 млн.
Карта Кыргызстана со спутника — города и области (2021)
Интерактивная карта Кыргызстана со спутника высокого разрешения. Спутниковая карта городов Кыргызстана, вид из космоса на землю, схема дорог и поселков, на русском языке
Подробная карта Кыргызстана со спутника 2021
Наблюдаем на спутниковой карте Кыргызстана с районами (Kyrgyzstan), как именно размещены территории по областям.
Возможность увидеть в реальном времени все границы республики, дороги и реки, поселки и деревни
С декабря 1936 года — Киргизская Советская Социалистическая республика (КирССР) входила в состав СССР. В декабре 1991 г. Киргизия подписала Соглашение о создании СНГ и вошла в состав Содружества Независимых Государств. Официальные названия — Кыргызстан и Кыргызская Республика
Административное деление республики
- Баткенская область, админ.центр Баткен
- Джалал-Абадская, центр Джалал-Абад
- Иссык-Кульская, центр Каракол
- Нарынская, центр Нарын
- Ошская, центр Ош
- Чуйская, центр Бишкек
- Таласская, центр Талас
Представленная здесь в режиме онлайн спутниковая карта Кыргызстана по районам 2021 содержит снимки зданий и фото домов из космоса. Воспользовавшись интерактивным поиском, вы найдете нужный город и область.
Советуем изменять масштаб схемы +/- и перемещать её центр в нужную сторону
Столица г. Бишкек (на англ. Bishkek). Прежнее название Пишпек, Фрунзе. Крупнейшие города республики — Бишкек, Ош, Джалал-Абад, Каракол. Тут с кем граничит — соседние страны Кыргызстана
Подробная спутниковая карта Киргизии(гибрид) в хорошем качестве предоставлена сервисом Google Maps
Координаты — 41.728681,74.690620
Государственным языком республики является киргизский, также официальный язык — русский. Президент — Сооронбай Жээнбеков
Валюта — киргизский сом
Совершите полет по самой подробной трехмерной карте Вселенной из когда-либо созданных
Однажды я случайно сфотографировал одну из самых важных звезд во Вселенной…
Галактика Андромеды, полученная обсерваторией Троттера СФУ и обработанная Мэтью Симоне Эта звезда, выделенная на фотографии, называется M31_V1 и находится в галактике Андромеды.
Андромеда — она же M31 — ближайшая галактика к нашему Млечному Пути. Но до того, как она была известна как галактика, ее называли туманностью Андромеды.До того, как эту конкретную звезду в Андромеде изучил Эдвин Хаббл, тезка космического телескопа Хаббла, мы фактически не знали, существуют ли другие галактики . Подумайте об этом! Еще сто лет назад мы думали, что Млечный Путь может быть ВСЕЙ Вселенной. Даже тогда … это довольно много. Млечный Путь составляет порядка 150 000 световых лет в поперечнике. Световой год составляет около 10 ТРИЛЛИОНОВ километров, поэтому даже со скоростью света потребуется примерно столько же времени, чтобы пересечь Млечный Путь, сколько люди существовали на планете Земля.M31_V1 все изменил.
Эта звезда в Андромеде имеет обозначение «V», потому что она известна как цефеида , переменная . Переменные цефеиды можно использовать как «стандартную свечу» для измерения расстояний во Вселенной. Как правило, мы знаем, как получаются яркие переменные звезды.
Итак, если мы сравним два из них, и один из них значительно тусклее другого, мы можем сделать вывод, что он находится дальше в космосе. В 1924 году, используя эту технику, Хаббл измерил свет V1 и 35 последующих переменных звезд, чтобы измерить расстояние до Андромеды на невероятных 900 000 световых лет — слишком далеко, чтобы быть частью нашей галактики.Я не осознавал, что запечатлел ту же звезду в своем поле зрения, пока на нее не указал доктор Ховард Троттье, основавший обсерваторию Троттье SFU, где я сделал снимок.
c. НАСА «Наследие Хаббла»
Благодаря улучшенным методам построения изображений и более точным измерениям мы теперь знаем, что Андромеда удалена от нас примерно на 2,4 миллиона световых лет. Но ценности Хаббла в 900 000 световых лет было достаточно, чтобы показать, что наша галактика была всего лишь одним «островным вселенным» в гораздо более обширной Вселенной.
И сколько там галактик? С Андромедой мы знали как минимум двоих. Но с тех пор мы обнаружили, что существует не две, десять, сотни, тысячи или миллионы, а скорее всего ТРИЛЛИОНЫ галактик, каждая из которых заполнена сотнями миллиардов звезд. Наш собственный Млечный Путь — это совокупность от 100 до 400 миллиардов звезд (мы вращаемся вокруг одной из звезд). Вероятно, звезд во Вселенной больше, чем песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых. Но как мы можем знать? Что ж, с тех времен, когда Хаббл измерял несколько переменных звезд в одной галактике, 19 июля Sloan Digital Sky Survey выпустил новую карту, которая представляет собой наиболее полные изображения Вселенной из когда-либо сделанных.Это заняло двадцать лет и содержит 4 МИЛЛИОНА галактик, нанесенных на карту !!
Каждая из этих точек на изображении — не звезда, а ГАЛАКТИКА, заполненная звездами. Используя специализированный телескоп в Нью-Мексико, Sloan Digital Sky Survey создал серию каталогов далеких галактик для создания этой карты Вселенной.
Каталоги содержат большие красные (более старые) галактики, расположенные ближе к Млечному Пути, более далекие синие (более молодые) галактики, а самые далекие — это галактики, центральная сверхмассивная черная дыра, которая, как мы думаем, находится в ядре большинства галактик, активно питается пылью. , газ и звезды.Эти питающие черные дыры могут стать самыми яркими объектами во Вселенной, известными как квазары. Форма изображения «веером» показывает области, где мы ограничены наблюдением из-за пыли и газа в нашей собственной галактике Млечный Путь, которая закрывает нам вид на части Вселенной.
Хаббл сделал еще одно невероятное открытие. Хаббл, получивший название Постоянная Хаббла , понял, что все далекие галактики удаляются ОТ нас. Это было первое доказательство того, что наша Вселенная действительно расширяется.Само это расширение можно использовать для измерения нашего расстояния до этих галактик. SDSS использует методы, отличные от тех, которые используются для измерения расстояния до Андромеды.
Стандартная свеча, такая как переменная цефеида, работает на уровне миллионов световых лет, но мы не можем различить отдельные звезды в очень далеких галактиках. Вместо этого SDSS измеряет «красное смещение» галактики. Когда свет из далекой галактики путешествует по космосу, он проходит через расширяющуюся Вселенную, которая буквально растягивает свет, заставляя его становиться более красным.Величина того, насколько красный свет сместился к тому времени, когда он достигает нас, дает нам представление о том, как далеко прошел свет.
Отслеживание этих галактик также помогает отслеживать расширение Вселенной с течением времени, как при просмотре фильма в обратном направлении. Называется «время оглядываться назад», чем дальше в космос мы смотрим, тем дальше во времени мы видим, поскольку свету из далекой Вселенной требуется время, чтобы достичь нас. Например, представьте, если бы я отправил вам фотографию со мной, но письмо дошло до вас через двадцать лет, потому что я был так далеко.
Вы видите меня таким, каким я был двадцать лет назад. Точно так же карта SDSS оглядывается назад примерно на 400000 лет после рождения Вселенной и на то, как она расширялась с течением времени. До недавнего времени большой разрыв в этой временной шкале существовал в середине 11 миллиардов лет между древним и древним прошлым и настоящим (большой разрыв, учитывая возраст Вселенной, составляет 13,8 миллиарда лет). Этот пробел был восполнен последним каталогом SDSS под названием eBOSS (расширенный обзор спектроскопии барионных колебаний).Помимо новой карты Вселенной, SDSS по частям решает еще один главный вопрос… почему и как Вселенная расширяется? В настоящее время «сила», вызывающая расширение Вселенной, называется загадочной и неизвестной «Темной энергией». Новая карта помогает определить, изменилось ли влияние Темной энергии с течением времени. Основываясь на измерениях SDSS, кажется, что скорость расширения Вселенной различается в зависимости от истории Вселенной, что может быть ключом к пониманию того, как работает Темная энергия.
Таким образом, потенциальные будущие открытия, которые помогут нам лучше понять темную энергию, станут возможными благодаря картам SDSS.
А теперь полет через пространство И время. ВЗГЛЯД, путешествие по самой Вселенной !!
Дополнительная литература:
Интервью с командой SDSS https://youtu.be/TKiYOnsE8Y4
Пресс-релиз Университета Ватерлоо: https://uwaterloo.ca/astrophysics-centre/news/astrophysicists-release-largest-3d-map-universe-ever-created
Пресс-релизSDSS: https: // www.sdss.org/press-releases/no-need-to-mind-the-gap/
Нравится:
Нравится Загрузка …
Астрономы представили самую подробную трехмерную карту Млечного Пути | Astronomy
Астрономы представили самую точную трехмерную карту Млечного Пути, достижение, которое обещает пролить новый свет на работу Галактики и загадки более широкой вселенной.
Обширный электронный атлас был составлен на основе данных, собранных обсерваторией Гайя Европейского космического агентства, которая сканирует небеса с момента взрыва в 2013 году из Куру во Французской Гвиане.
Карта содержит достаточно деталей, чтобы астрономы могли измерить ускорение Солнечной системы и вычислить массу галактики. Это, в свою очередь, даст ключ к пониманию того, как образовалась Солнечная система и с какой скоростью расширялась Вселенная с незапамятных времен.
Анимация показывает «собственное движение» звезд, которое с возрастающей точностью измеряется Гайей Николасом Уолтоном.Николас Уолтон, член научной группы ESA Gaia из Института астрономии в Кембридже, сравнил усилия по заполнению пробелов на древних картах, на которых отмечены неизвестные области, с утверждением, что «вот драконы».
«На самом деле мы получаем очень подробную карту локальной вселенной в трех измерениях для звезд на расстоянии до нескольких сотен световых лет», — сказал он.
Записывая положения и движения звезд, зонд обнаружил разрушительные процессы за пределами Млечного Пути. Слабый поток звезд, замеченный между двумя соседними галактиками, свидетельствует о том, что более массивное Большое Магелланово Облако неуклонно поглощает более крохотное Малое Магелланово Облако.
Трехмерная карта Большого Магелланова Облака (слева) и Малого Магелланова Облака, сделанная астрономами с использованием данных Gaia. Фотография: ESA / Gaia / DPAC / PA Многие из тел, которые наблюдает Гайя, являются квазарами, чрезвычайно далекими и очень яркими объектами, питаемыми черными дырами, масса которых в миллиард раз превышает массу Солнца.
Измеряя движение Солнечной системы относительно них, данные Gaia показывают, что Солнечная система падает к центру Млечного Пути с ускорением около 7 мм в секунду каждый год.
Известная как Исследователь Галактики, Гайя вращается вокруг планеты из гравитационно стабильного положения, известного как точка Лагранжа, в 930 000 миль от Земли в направлении, противоположном Солнцу. За последние семь лет зонд измерил положение и скорости почти 2 миллиардов звезд. Помимо выявления следов космического потребления, данные позволяют астрономам составить воедино распределение материи в Млечном Пути, на основании чего они будут напрямую оценивать его массу.
Измерение ускорения солнечной системы. Точки Лагранжа — это области в космосе, где гравитационные силы заставляют объекты оставаться на месте. Для обсерватории Gaia это означает, что для поддержания ее местоположения требуется минимум топлива. У удаленной орбиты есть еще одно преимущество: она находится достаточно далеко от Земли, чтобы избежать светового загрязнения, портящего вид на звезды.
Флор ван Леувен, который управляет обработкой данных для Gaia в Институте астрономии, сказал, что этот массив данных позволяет астрономам «криминалистически анализировать наши звездные окрестности и решать важные вопросы о происхождении и будущем нашей галактики».
Кэролайн Харпер, глава отдела космической науки в Космическом агентстве Великобритании, сказала: «На протяжении тысячелетий мы были озабочены тем, чтобы отмечать и детализировать звезды и их точное местоположение, поскольку они расширяли понимание человечества нашим космосом.
«Гайя в течение последних семи лет смотрела в небо, нанося на карту положения и скорости звезд. Благодаря его телескопам сегодня в нашем распоряжении самый подробный 3D-атлас с миллиардом звезд, когда-либо созданный ».
Рекордная трехмерная карта Вселенной раскрывает некоторые большие сюрпризы
История Вселенной, которую мы можем увидеть с помощью различных инструментов и телескопов, окончена.
.. [+] к максимальной существующей глубине SDSS. Сейчас мы подошли к SDSS-16, который может быть отсрочен всего на ~ 3 миллиарда лет после Большого взрыва, при этом на карту было нанесено более 2 миллионов галактик.
Из чего состоит Вселенная? Насколько быстро он расширяется сегодня и как этот темп расширения меняется с течением времени? Если бы мы могли знать ответы на эти вопросы, мы бы поняли как прошлую историю, так и будущую судьбу нашей Вселенной.Тем не менее, даже с нашими лучшими измерениями самой Вселенной, разные методы не дают одного и того же ответа. Измерение оставшегося свечения Большого взрыва, космического микроволнового фона, дает нам один набор ответов, в то время как измерение звезд, галактик и сверхновых дает другой, несовместимый ответ. Несоответствие — это, пожалуй, самая большая загадка современной космологии.
Но с данными за более чем два десятилетия и подробной трехмерной картой более 2 миллионов галактик, Sloan Digital Sky Survey может помочь нам, наконец, разгадать эту космическую загадку.
Эти галактики разбросаны более чем на 19 миллиардов световых лет во всех направлениях, что соответствует более чем 11 миллиардам лет космической истории нашей расширяющейся Вселенной. Но из чего он сделан? Насколько быстро он расширяется сегодня? Что еще мы узнали и что будет дальше с астрофизикой? Вот замечательная история.
Расширяющаяся Вселенная, полная галактик и сложной структуры, которую мы наблюдаем сегодня, возникла из … [+] меньшего, более горячего, более плотного и однородного состояния.Чтобы прийти к этой картине, потребовались тысячи ученых, работавших в течение сотен лет, и все же отсутствие единого мнения о том, какова на самом деле скорость расширения, говорит нам, что либо что-то ужасно неправильно, у нас где-то есть неопознанная ошибка, либо есть новая научная революция не за горами.
C. FAUCHER-GIGURE, A. LIDZ, AND L. HERNQUIST, SCIENCE 319, 5859 (47) Представьте себе Вселенную, если можете, на ранних стадиях горячего Большого взрыва.
В течение первых нескольких минут ядерный синтез может происходить между субатомными частицами, создавая легкие элементы, такие как различные изотопы водорода и гелия. В последующие годы гравитация притягивает материю — как нормальную, так и темную материю — в области с наибольшей плотностью, в то время как излучение отталкивает обычную материю (с которой оно взаимодействует) иначе, чем темная материя (чего не происходит). т).
Этот эффект притяжения гравитацией и вытеснения другими взаимодействиями создает волновые эффекты в плотности нормальной материи.Миллиарды лет спустя, когда Вселенная расширяется и образует звезды и галактики, эти волны все еще можно увидеть: они запечатлены в самой Вселенной. Если вы положите палец на любую случайную галактику и зададите вопрос: «Какова вероятность того, что я найду другую галактику на определенном расстоянии от нее?», Вы действительно сможете отобразить не только влияние этих волн, но и увидеть как это воздействие меняется по мере расширения Вселенной.
Стандартные свечи (L) и стандартные линейки (R) — это два разных метода, которые астрономы используют для измерения… [+] расширение пространства в разное время / на расстояния в прошлом. По мере того, как Вселенная расширяется, далекие объекты кажутся более тусклыми определенным образом, но расстояния между объектами также изменяются определенным образом. Оба метода, независимо друг от друга, позволяют сделать вывод об истории расширения Вселенной.
НАСА / Лаборатория реактивного движения-CALTECHНапример, в нашей соседней Вселенной, которая расширялась 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва, мы измерили, как галактики группируются вместе. Вы можете представить, что начинаете с галактики и устанавливаете невидимую «линейку», чтобы измерить расстояние между этой галактикой и любой другой галактикой, которую вы можете найти.В среднем вы обнаружите, что:
- вы, скорее всего, найдете галактику, близкую к вашей, потому что гравитация привлекательна,
- по мере удаления от вас (постепенно) снижается вероятность найти другую галактику,
- , пока вы не столкнетесь с этой «волновой» особенностью, запечатленной в очень ранней Вселенной.
Это означает, что сегодня, если вы начертите плавную кривую, которая представляет, насколько вероятно, что вы найдете другую галактику, волновая характеристика означает, что на самом деле вы с большей вероятностью найдете галактику, которая находится на расстоянии 500 миллионов световых лет от вас. Я бы ожидал, но вряд ли найду одну на расстоянии 400 или 600 миллионов световых лет от нас.
Этот отпечаток получил название: барионные акустические колебания, потому что это нормальная материя (барионы), накладывающая волны давления (акустические колебания) на крупномасштабную структуру Вселенной.
Иллюстрация схем кластеризации из-за Барионных Акустических Колебаний, где вероятность … [+] обнаружения галактики на определенном расстоянии от любой другой галактики определяется отношениями между темной материей и нормальной материей. По мере расширения Вселенной это характерное расстояние также увеличивается, что позволяет нам измерять постоянную Хаббла, плотность темной материи и даже скалярный спектральный индекс.
Результаты согласуются с данными CMB, и Вселенная состоит из ~ 25% темной материи, в отличие от 5% нормальной материи, со скоростью расширения около 68 км / с / Мпк.
Одно дело — рассчитать эффект, который мы можем сделать с теоретической точки зрения. Другое дело — измерить эффект поблизости, который Sloan Digital Sky Survey проводит с момента начала научных исследований в 1998 году. Но это гигантский скачок, чтобы измерить его во всей Вселенной, на протяжении большей части нашей космической истории, а это то, что последний выпуск только что завершился.
Причина проста: размер акустической шкалы увеличивается по мере расширения Вселенной.
Другими словами, если вы можете нанести на карту галактики во Вселенной не только поблизости, но и далеко, вы можете измерить, как Вселенная расширялась с течением времени. Есть много проблем, которые мешают, в том числе:
- далекие галактики труднее увидеть, потому что они слабее,
- сложнее разрешить отдельные галактики, которые расположены близко друг к другу,
- трудно нанести на карту расстояние в третьем (глубинном) измерении,
- и другие эффекты, которые могут повлиять на наши выводы.
Простой пример смещения можно увидеть, просто взглянув на ближайшее скопление галактик к Земле: скопление Девы.
Все галактики скопления Девы находятся на расстоянии от 50 до 60 миллионов световых лет, но некоторые из них … [+] движутся к нам, в то время как другие удаляются от нас со скоростью более 2000 км / с. Причина такой разной скорости не в расширяющейся Вселенной, а в силе гравитации, создаваемой самим массивным скоплением галактик.
Джон Боулз / Flickr / CC-by-sa 2.0 Скопление Девы — это большая коллекция галактик (их более 1000), которая расположена на расстоянии примерно от 50 до 60 миллионов световых лет от нас. Есть несколько измерений, которые мы можем провести, чтобы понять, насколько далека галактика: мы можем измерить ее яркость, мы можем измерить ее видимый размер и мы можем измерить ее красное смещение. Измерение красного смещения является важным компонентом, поскольку оно говорит нам, насколько быстро этот объект кажется удаляющимся от нас, что является важным компонентом понимания того, как расширялась Вселенная.
Но есть две причины красного смещения любой конкретной галактики: крупномасштабное космическое расширение, которое одинаково влияет на все галактики, и эффекты гравитации. Когда у вас есть большой набор массы, такой как скопление галактик, это заставляет отдельные галактики внутри него очень быстро перемещаться, в том числе вдоль нашего направления прямой видимости. Астрономы называют это своеобразным движением, которое накладывается на расширяющуюся Вселенную. Если бы мы изобразили, где находятся галактики, и проигнорировали бы этот эффект, мы бы увидели, что их предполагаемое положение было неверным.
Фактически, первые сюжеты, которые видели этот эффект, привели к очень броскому названию для этих искажений красного смещения пространства: «Пальцы Бога».
ТУМАНОВ, или Пальцев Бога, как известно, появляются в пространстве с красным смещением. Поскольку галактики в скоплениях могут получить … [+] дополнительные красные смещения или голубые смещения из-за гравитационного влияния окружающих масс, те положения галактик, которые мы предполагаем по красному смещению, будут искажены вдоль нашего луча зрения, что приведет к Пальцам Эффект бога.
Когда мы вносим коррективы и переходим из пространства красного смещения (слева) в реальное пространство (справа), туманы исчезают.
Но с достаточно хорошим пониманием Вселенной мы можем скорректировать этот эффект и преобразовать наши карты из «пространства с красным смещением», которое является предвзятым, в «реальное пространство», где это смещение устранено. Последние результаты Sloan Digital Sky Survey не только используют беспрецедентно большое количество галактик на самом большом расстоянии в истории, они также используют полный набор поправок, которые мы знаем, как сделать в современной космологии.Мы можем быть более уверены, чем когда-либо прежде, в том, что Вселенная, как мы ее видим, является отражением того, какова она есть на самом деле.
Что касается данных, у нас никогда не было ничего подобного. В течение последних 2 миллиардов лет у нас есть свет от близлежащих галактик, нанесенных на карту в течение первого десятилетия Слоунского цифрового обзора неба (1998–2008 гг.
). Кроме того, у нас есть старые красные галактики, которые уносят нас от 2 до 7 миллиардов лет назад. Кроме того, существуют молодые голубые галактики, возникшие от 6 до 8 миллиардов лет назад, а квазары — от 7 миллиардов лет назад до 11 миллиардов лет назад.Даже помимо этого, от 11 миллиардов лет до немногим более 12 миллиардов лет назад, у нас есть образец галактик, излучающий свет своими атомами водорода, которые переносят нас в более ранние времена, чем когда-либо, в том, что касается формирования структуры.
Карта SDSS показана в виде радуги цветов, расположенной в пределах наблюдаемой Вселенной (внешняя … [+] сфера, показывающая колебания космического микроволнового фона). Мы находимся в центре этой карты. Врезка для каждого раздела карты с цветовой кодировкой включает изображение типичной галактики или квазара из этого раздела, а также сигнал образца, который команда eBOSS измеряет на нем.Когда мы смотрим вдаль, мы оглядываемся назад во времени. Таким образом, расположение этих сигналов показывает скорость расширения Вселенной в разное время в космической истории.
По словам Уилла Персиваля, исследователя расширенного проекта спектроскопического исследования барионных колебаний (eBOSS): «Взятые вместе, подробный анализ карты eBOSS и более ранние эксперименты SDSS теперь обеспечивают наиболее точные измерения истории распространения в самом широком масштабе. диапазон космического времени.Эти исследования позволяют нам объединить все эти измерения в полную историю расширения Вселенной ».
И все же история, которую мы изучаем, во многих отношениях утешает — поскольку она независимо подтверждает ряд вещей, которые мы считали правдой, — но она проливает удивительный свет на многие аспекты Вселенной.
Неудивительные результаты чрезвычайно важны. Во-первых, они обнаружили, что темная энергия невероятно согласуется с космологической постоянной: нет убедительных доказательств того, что она развивается со временем или изменяется в пространстве.
Его плотность энергии остается постоянной во времени. Еще одним захватывающим подтверждением является то, что Вселенная невероятно плоская в пространстве: ее максимально допустимая кривизна составляет всего 0,2% от критической плотности, ограничение в 20 раз сильнее, чем прошлогоднее спорное заявление о том, что Вселенная может быть закрытой, а не плоской.
Трехмерная реконструкция 120 000 галактик и их свойств кластеризации по данным Sloan Digital Sky … [+] Survey. Последние данные этих опросов позволяют нам провести ряд качественных и подробных анализов и показывают, насколько плоская Вселенная.В отличие от предыдущего исследования, которое утверждало, что Вселенная может иметь кривизну на уровне 4%, это указывает на то, что 0,2% — это абсолютный максимум.
ДЖЕРЕМИ ТИНКЕР И СОТРУДНИЧЕСТВО SDSS-III Есть и другие неудивительные результаты, которые также представляют собой постепенное улучшение нашего понимания. Мы до сих пор не видели отпечатка нейтрино в крупномасштабной структуре Вселенной, ограничивающего их полную массу (электронного, мюонного и тау-нейтрино вместе взятых) меньше нуля.
11 эВ, что означает, что электрон должен быть как минимум в 4,6 миллиона раз тяжелее всех трех масс нейтрино вместе взятых. Они находят Вселенную, состоящую на 70% из темной энергии и 30% из общей материи (нормальная материя и темная материя вместе взятые), с погрешностью всего ~ 1% на обоих рисунках.
Но самый большой удивительный результат дает попытка измерить скорость расширения Вселенной. Помните, что по этому поводу ведутся огромные споры, поскольку команды, которые измеряют расстояния до объектов по отдельности (известный как метод «лестницы расстояний»), постоянно получают значения 72-75 км / с / Мпк, но команды, использующие космический микроволновый фон, постоянно получить значения между 66-68 км / с / Мпк.
Не обращаясь ни к одному из этих двух наборов данных, лучшие результаты этого последнего исследования дают скорость расширения 68,2 км / с / Мпк, что явно требует наличия Вселенной с темной энергией.
Когда вы объединяете данные о барионных акустических колебаниях (синяя полоса) с данными о содержании … [+] легких элементов (BBN), вы получаете ограничение, заключающееся в том, что скорость расширения Вселенной составляет ~ 68 км / с / Мпк. Это согласуется с результатами реликтового излучения, но отрицательно сказывается на результатах лестницы космических расстояний.
Ева-Мария Мюллер (Оксфордский университет) и сотрудничество SDSSНо есть загвоздка. В какой-то момент вы должны предоставить значение, которое отвечает на вопрос: «Насколько велика была Вселенная в это конкретное время?» Вы можете сделать это изящно с данными из космического микроволнового фона, который представляет собой узкий серый эллипсоид на приведенном выше графике. Но это нарушит цель наличия независимого набора данных, точно так же, как использование эллипсоида «лестницы расстояний» (выделено фиолетовым цветом) приведет к невозможности наличия независимого набора данных.
Вот почему команда использовала данные BBN: Big Bang Nucleosynthesis. Измеряя содержание различных изотопов водорода и гелия, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, мы можем получить ограничение на скорость расширения, которое не зависит от других измерений. Несмотря на то, что остается некоторое пространство для маневра, совершенно очевидно, что эти данные свидетельствуют в пользу более низкой скорости расширения космического микроволнового фона. Это не решает нашу космическую загадку о том, насколько быстро Вселенная расширяется, а только углубляет ее, добавляя новый замечательный набор данных в лагерь, в пользу более низкой скорости для его ценности.
Серия различных групп, стремящихся измерить скорость расширения Вселенной, вместе с их … [+] цветными результатами. Последние результаты, полученные только от BAO + BBN, дают значение 68,2 км / с / Мпк. Обратите внимание на большое несоответствие между ранними (два верхних) и поздними (другими) результатами, при этом планки ошибок намного больше для каждого из вариантов позднего времени. Единственное значение, которое подверглось критике, — это значение CCHP, которое было повторно проанализировано и обнаружило, что оно имеет значение ближе к 72 км / с / Мпк, чем к 69.8.
Л. ВЕРДЕ, Т. ТРЕУ И А. Г. РИС (2019), ARXIV: 1907. 10625Вселенная не изогнута в самых больших масштабах, но пространственно плоская до 499 частей на 500: самое жесткое ограничение из когда-либо существовавших. Вселенной не только нужна темная энергия, но она составляет 70% Вселенной и полностью соответствует космологической постоянной. Из остальных 30% 25% составляет темная материя и только 5% — обычная материя, при этом Вселенная расширяется со скоростью 68,2 км / с / Мпк. Это основано на более чем 2 миллионах галактик, наблюдаемых с расстояния более 19 миллиардов световых лет, что соответствует более чем 11 миллиардам лет космической истории.
В ближайшие годы прибор для спектроскопии темной энергии (DESI) перенесет нас к десяткам миллионов галактик, а еще большие успехи будут достигнуты с запуском Евклида ЕКА, WFIRST НАСА и наземной обсерватории Веры Рубин NSF. В настоящее время в поисках измерения расширения Вселенной участвуют три основных участника: космический микроволновый фон, космическая лестница расстояний и отпечаток акустических колебаний в крупномасштабной структуре Вселенной. Первый и третий методы согласуются друг с другом, но не со вторым.Пока мы не выясним, почему, наряду с загадками темной материи и темной энергии, это останется одной из самых неотразимых загадок самой природы нашего космоса.
Трехмерная карта темной материи, увиденная телескопом Хаббл
Эта трехмерная карта предлагает первый взгляд на сетчатое крупномасштабное распределение темной материи, невидимой формы материи, которая составляет большую часть массы Вселенной, как это было нанесено на карту с помощью крупнейшего в истории исследования Вселенной космическим телескопом Хаббл. Обзор космической эволюции («КОСМОС»).
На карте видна рыхлая сеть нитей темной материи, которая постепенно разрушается под безжалостным притяжением силы тяжести и со временем становится все более комковатой. Это подтверждает теории о том, как структура сформировалась в нашей эволюционирующей Вселенной, которая перешла от сравнительно плавного распределения материи во время Большого взрыва. Нити темной материи начали формироваться первыми и обеспечили основу для последующего строительства звезд и галактик из обычной материи. Без темной материи во Вселенной было бы недостаточно массы для коллапса структур и образования галактик.
[Вверху] — Три среза эволюционирующего распределения темной материи. Набор данных создается путем разделения фонового населения галактик-источников на дискретные периоды времени (например, прорезание геологических пластов), оглядываясь назад в прошлое. Это калибруется путем измерения космологического красного смещения линзирующих галактик, используемых для составления карты распределения темной материи, и объединения их в различные «срезы» времени / расстояния. Каждая панель представляет собой область неба, в девять раз превышающую угловой диаметр полной Луны.Обратите внимание, что этот фиксированный угол означает, что объем обзора на самом деле представляет собой конус, и что физическая площадь срезов увеличивается (с 60 миллионов световых лет на стороне до 100 миллионов световых лет на стороне) слева направо.
[Внизу] — Когда срезы через Вселенную и обратно во времени объединяются, они образуют трехмерную карту темной материи во Вселенной. Три оси прямоугольника соответствуют положению на небе (по прямому восхождению и склонению) и расстоянию от Земли, увеличивающемуся слева направо (измеренному по космологическому красному смещению).Обратите внимание, как сгустки темной материи становятся более выраженными, перемещаясь справа налево по карте объема, от ранней Вселенной к более поздней Вселенной.
Полная трехмерная карта Вселенной заполняет пробел в 11 миллиардов лет
Двадцатилетнее исследование ночного неба позволило астрономам составить исчерпывающую трехмерную карту Вселенной, охватывающую 11 миллиардов лет расширения. Новый анализ этой карты выявил несоответствие постоянной Хаббла и показал, когда расширение Вселенной начало ускоряться.
Sloan Digital Sky Survey (SDSS) собирает данные уже более 20 лет, и каждый выпуск данных приводит к созданию все более и более подробных карт космоса. Теперь ученые объединили все это в одну огромную трехмерную карту, которая охватывает почти всю историю Вселенной. Важно отметить, что команда утверждает, что новое исследование заполняет огромный пробел посередине, который долгое время беспокоил астрономов.
«Мы достаточно хорошо знаем как древнюю историю Вселенной, так и историю ее недавнего расширения, но в середине 11 миллиардов лет есть неприятный пробел», — говорит Кайл Доусон, ведущий исследователь проекта.«В течение пяти лет мы работали, чтобы восполнить этот пробел, и мы используем эту информацию, чтобы обеспечить некоторые из наиболее существенных достижений в космологии за последнее десятилетие».
На новой карте используются данные, полученные на разных этапах обзора Sloan для нанесения на карту объектов на разном расстоянии от Земли — следовательно, представляющих разные периоды времени в истории Вселенной. На этой карте Земля — это точка в самом центре, а разноцветные кольца представляют разные наборы данных, циркулирующие вовне на все большие расстояния в космосе. и время.
Новая карта Вселенной SDSS с разноцветными кольцами, представляющими разные наборы данных, собранных из объектов на разных расстояниях от ЗемлиАнанд Райчур (EPFL), Эшли Росс (Университет штата Огайо) и SDSS Collaboration
Зеленая секция выделяет ближайшие к Земле галактики по данным, собранным во время первых двух запусков SDSS. Розовые и красные круги покрывают область на расстоянии до шести миллиардов световых лет от наблюдений за большими, старыми красными галактиками.Немного больше, данные получены по более молодым голубым галактикам. Чтобы составить карту еще дальше, примерно 11 миллиардов лет назад, данные были собраны с квазаров, которые представляют собой яркие галактики с очень активными сверхмассивными черными дырами в их центрах.
Получившаяся карта дала астрономам несколько новых лакомых кусочков информации. Исследователи смогли использовать карту, чтобы измерить скорость расширения Вселенной — значение, известное как постоянная Хаббла. Как ни странно, они обнаружили, что текущее значение примерно на 10 процентов ниже, чем при расчете расстояний до ближайших галактик.
Команда утверждает, что данные с карты очень точны и состоят из разных наборов данных, которые все имеют одинаковый вывод. Исследователи говорят, что, почему именно существует несоответствие постоянной Хаббла, остается загадкой, которая потребует дальнейшего изучения.
Исследование также показало, что примерно шесть миллиардов лет назад расширение Вселенной ускорилось. Хорошо известно, что темпы расширения растут, но в прошлом было сложно уложить все, когда это началось.Предыдущие исследования предполагали, что это началось около четырех миллиардов лет назад, но новые данные показывают, что это было раньше. Сила, получившая название «темная энергия», — наше лучшее предположение о том, что вызывает это ускорение.
И, наконец, поскольку исследование охватывает такой большой участок пространства и времени, оно может дать одну из самых ясных картин того, что такое «форма» Вселенной. Плоский он или изогнутый — предмет постоянных споров астрофизиков, но новая карта SDSS добавляет доказательств того, что он плоский.
SDSS продолжит более детальное изучение космоса с новым этапом работы, который должен начаться в конце этого года.
Исследование было опубликовано в серии исследований в виде 16-го выпуска данных Слоуна. Команда обсуждает работу на видео ниже.
Трехмерная карта Вселенной eBOSS
Источник: SDSS
Как построить трехмерную карту Вселенной — и почему
Одна из самых больших загадок науки началась с умирающей звезды.
Это была не какая-то конкретная умирающая звезда, а идея. В 1980-х годах Сол Перлмуттер из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) Министерства энергетики США (DOE) и его сотрудники поняли, что они могут использовать данные о сверхновых для исследования истории Вселенной. Сверхновые — это чрезвычайно яркие взрывающиеся звезды, которые выбрасывают большую часть своей массы в космос, прежде чем погаснут.
К счастью, яркость сверхновых типа Ia очень стабильна. Даже когда их фактическая яркость меняется, это происходит предсказуемым образом.Сравнивая измерения яркости этих сверхновых в телескопах с их реальной яркостью, а также измерения света от их родных галактик, ученые могут определить их возраст и расстояние от нас. Используя их, они могут оценить, как Вселенная расширялась с течением времени.
В течение десяти лет команда Перлмуттера собрала достаточно данных, чтобы найти взаимосвязь между яркостью сверхновой звезды и расстоянием от Земли. Они ожидали увидеть, что очень далекие сверхновые станут немного ярче, чем в расширяющейся Вселенной, рост которой не замедляется.
Данные показали совсем другое.
Все сверхновые выглядели тусклее, чем следовало бы на таком расстоянии. Сначала ученые подумали, что это просто странный набор данных. «Когда вы видите новый потрясающий результат, ваша первая мысль — не« Эврика! », А« Интересно выглядящий график », — сказал Перлмуттер. Он и его команда потратили более шести месяцев, проверяя каждый аспект графика, ища некоторые аспекты анализа, которые могли быть неправильными.
Не было.
Фактически, это показало обратное: Вселенная расширялась все быстрее. Последствия этого были драматичными. Чтобы данные работали с общей теорией относительности Эйнштейна — основой астрофизики, — 70 процентов энергии Вселенной должно происходить из какого-то неизвестного источника.
Чего-то — очень чего-то — не хватало в нашем фундаментальном понимании Вселенной.
Готовясь к предстоящей конференции, Перлмуттер внес ряд изменений в свои пластиковые прозрачные слайды, чтобы представить новые результаты.«Вы знаете, что это очень большой, значительный результат, но это делает вас еще более осторожными», — сказал он. «К тому времени, когда вы говорите это публично, вы так долго работали с этим, что это не кажется вам сюрпризом».
Но для аудитории его выступление 1998 года произвело фурор. Вскоре после этого конкурирующая команда представила такой же результат. В 2011 году Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс получили Нобелевскую премию по физике за это открытие.
Поскольку мы не знаем, что еще быстрее толкает Вселенную наружу, «темная энергия» — это сокращение ученых для загадочного процесса.Чтобы понять историю нашей Вселенной, исследователи, поддерживаемые Управлением науки Министерства энергетики США, сотрудничают с учеными со всего мира, чтобы построить сложные трехмерные карты пространства и времени.
Рассмотрение возможностей
Какая бы ни была темная энергия, она странная. Ни одна из возможностей не соответствует пониманию физики учеными.
Первая возможность состоит в том, что это «космологическая постоянная». Когда Альберт Эйнштейн разработал уравнения, описывающие общую теорию относительности, он предположил, что Вселенная остается того же размера.Чтобы уравновесить гравитацию, притягивающую вселенную внутрь, он использовал переменную, космологическую постоянную, что указывало на то, что что-то толкало наружу. Когда Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется, Эйнштейн удалил константу. Когда они обнаружили, что что-то таинственное выходит наружу, ученые вернулись к идее Эйнштейна. К сожалению, числа из экспериментальных данных в 10 120 раз меньше, чем ожидалось для космологической постоянной в уравнениях.
Есть еще две возможности. Во-вторых, темная энергия — это неизвестная форма энергии, которая со временем меняется. Третья возможность состоит в том, что общая теория относительности не объясняет того, что происходит в самых больших масштабах. Вместо этого это было бы приближение к еще более общей теории. Это подорвало бы один из наших самых успешных столпов астрофизики.
Больше, чем просто начало Вселенной
Выяснение того, как структура Вселенной изменилась с течением времени, может помочь ученым определить, является ли темная энергия постоянной или нет.
Ученые уже знают, как выглядела Вселенная в первые дни, около 10 миллиардов лет назад. Они изучили космический микроволновый фон, набор слабых тепловых сигнатур, оставшихся с того времени. Изучая это сохраняющееся излучение, ученые могут определить закономерности плотности и излучения того времени.
Сложнее всего выяснить, что произошло 10 миллиардов лет назад. К счастью, у ученых есть возможность путешествовать во времени, когда дело касается объектов, находящихся очень далеко.Поскольку свету нужно время, чтобы добраться до Земли, чрезвычайно мощные телескопы не смотрят на современные звезды. Вместо этого ученые видят, как эти звезды выглядели тысячи, миллионы и даже миллиарды лет назад, в зависимости от того, как далеко они находятся. Взгляд назад на все более далекие звезды позволяет им создавать карты, отображающие длину, ширину и расстояние с течением времени.
Как измерить Вселенную
Для создания карты такого рода ученым нужны специальные инструменты, основанные на самих звездах и галактиках.
Сверхновые типа Ia — это первый вариант. Использование этого метода требует от ученых проведения измерений новых сверхновых с гораздо более высокой точностью на большем диапазоне расстояний. «Почти все теории из обширного диапазона соответствуют данным и не будут отличаться друг от друга, кроме как при очень, очень точных измерениях», — сказал Перлмуттер.
Хотя Управление науки Министерства энергетики США поддерживает несколько проектов, которые могут выполнять эти высокоточные измерения, необходимы и другие методы.Для чего-то, что выходит за рамки известной физики, ученые хотят использовать несколько методов для сравнения результатов.
Следующий инструмент анализирует барионные акустические колебания (BAO). Подобно космическому микроволновому фону, BAO — это пережиток первых дней Вселенной. Вскоре после Большого взрыва плазма, из которой все состоит, расширилась, создав волны плотности и давления. Примерно 370 000 лет спустя плазма остыла, «заморозив» волны давления. Вздымающиеся волны оставляли сгустки материи в начале и в конце.По мере того, как Вселенная росла, эти волновые узоры расширялись.
Теперь закономерности запечатлены в распределении всей материи. Глядя на то, как модели космического микроволнового фона (которые отражают начало Вселенной) отличаются от моделей BAO (которые отражают среднюю и текущую вселенную), ученые могут отобразить изменения в распределении материи с течением времени. «Он основан на фундаментальной физике с самого начала Вселенной», — сказал Паркер Фагрелиус, исследователь LBNL.
Если этого было недостаточно, можно сказать, что другой метод, называемый слабым гравитационным линзированием, измеряет, как массивные объекты искажают форму галактик. Галактики настолько велики, что искривляют пространство вместе со светом других галактик позади себя. Когда телескоп на Земле делает снимок галактик на заднем плане, их формы растягиваются по сравнению с их истинными формами. Измеряя это крошечное искажение формы галактик заднего плана в разных положениях, ученые могут определить массу галактик переднего плана.Этот метод также может помочь им составить карту распределения материи, включая как видимую, так и темную материю. «Это один из самых чистых способов измерения массы», — сказала Мария Элидаана да Силва Перейра, исследователь из Университета Брандейса, работающая над исследованием темной энергии.
Последний вариант — это измерение свойств скоплений галактик или групп галактик. Самые большие скопления показывают, где ранняя Вселенная была самой плотной. «Они могут многое рассказать нам о росте и формировании структур во Вселенной», — сказала Антонелла Палмезе, исследователь из Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США.
Цифровая фотокамера не для обычного человека
Ученые также могут выбирать разные варианты сбора данных.
Обзоры изображений — это телескопы с гигантскими цифровыми камерами. Они делают большие панорамные фотографии неба, на которых изображено огромное количество галактик и сверхновых. Ученые анализируют яркость и цвет объектов, что дает им информацию об их расстоянии и массе.
Исследование темной энергии, которое проводится при поддержке международной группы, в которую входит Управление науки Министерства энергетики США, предоставляет наиболее полный набор доступных изображений.Эти изображения поступают с 520-мегапиксельной камеры; для сравнения, наведи и снимай камеры с разрешением от 16 до 20 мегапикселей. Камера темной энергии, установленная на телескопе в Чили, делала снимки примерно четверти южного неба в течение пяти лет. К моменту завершения сбора данных в январе 2019 года у него были фотографии более 300 миллионов галактик, десятков тысяч скоплений галактик и нескольких тысяч сверхновых типа Ia. «Не было ничего более мощного, чем Обзор темной энергии с точки зрения количества галактик и скоплений галактик», — сказал Палмезе.
Глядя на такое количество галактик, ученые получили беспрецедентный взгляд на слабое гравитационное линзирование. Команда сделала наиболее точное измерение того, как материя распределена во Вселенной. С помощью этих наблюдений они запустили модель Вселенной, состоящую из темной энергии и темной материи, как если бы темная энергия была постоянной во времени (что было бы, если бы это была космологическая постоянная), а если бы не было (некоторая другая сила). Если бы результаты моделей, использующих данные Обзора темной энергии, и результаты космического микроволнового фона совпадали, это подтвердило бы, что модель космологической постоянной работает хорошо.Другими словами, это показало бы, что темная энергия — космологическая постоянная.
Результаты были близкими, но не совсем такими. Хотя данные склонялись к константе, их было недостаточно, чтобы сказать, есть ли реальное несоответствие между количеством вещества, измеренным в Обзоре темной энергии, и результатами космического микроволнового фона. Это может указывать на некоторые проблемы с самой моделью.
Следующая большая вещь
В отличие от цифровых камер для съемок изображений, в спектроскопических обзорах используются пучки оптоволоконных кабелей, каждый из которых собирает свет от разных галактик.Эти пакеты предоставляют типы информации о длинах волн видимого и невидимого света, которые отличаются от той, которую ученые могут получить на фотографиях. Эта информация предоставляет точные сведения о расстоянии и скорости объекта. Однако спектроскопическая съемка может получить данные только о части объектов, которые могут быть получены при съемке изображений.
Прибор для спектроскопии темной энергии (DESI) — следующий шаг вперед. Спектроскопический инструмент, установленный на телескопе Mayall в Аризоне, DESI начнет сбор данных о северном небе в начале следующего года.Что делает DESI уникальным по сравнению с прошлыми опросами, так это огромное количество данных, которые он может собрать. Он сможет одновременно собирать данные о спектре света от ультрафиолетового до инфракрасного для 5000 галактик.
«Это действительно открывает космологическую шкалу времени», — сказала Фагрелиус, которая работала над этим проектом большую часть своей карьеры. «Это действительно интересно». DESI должен дать результаты для BAO, которые в три раза точнее, чем все предыдущие вычисления вместе взятые, а также подробные данные по линзированию и скоплениям галактик.Объединение этих результатов может дать нам лучшее представление о том, как темная энергия вела себя с течением времени.
С помощью этих инструментов, а также Большого синоптического обзорного телескопа, запуск которого ожидается в Чили в 2023 году, ученые ожидают точного описания темной энергии.
Но вполне вероятно, что расследование поставит больше вопросов, чем ответов. В конце концов, это расследование началось, потому что Перлмуттер и его команда пытались выяснить, насколько замедляется расширение Вселенной.Они никогда не ожидали увидеть противоположное.
«Меня радует то, чего мы не ожидаем увидеть», — сказал Фагрелиус. «Имея такой объем данных, мы собираемся обнаружить то, о чем не подозревали».
Управление науки является крупнейшим спонсором фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и работает над решением некоторых из наиболее актуальных проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите / science.
Астрономы только что создали впечатляющую трехмерную карту Млечного Пути и обновили атлас Вселенной.
На протяжении тысячелетий человеческие философы вели горячие споры о том, какое именно место во Вселенной находится. Теперь мы, возможно, наконец-то выяснили, где мы находимся — по крайней мере, с географической точки зрения.
Первое в истории исследование всего южного неба было выполнено с помощью радиотелескопа Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), созданного и управляемого национальным научным агентством Австралии, Организацией научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO).По данным SciTechDaily, в ходе обзора удалось нанести на карту примерно 3 миллиона галактик за 300 часов, в том числе около 1 миллиона, которые никогда раньше не видели.
Поскольку только 12 процентов населения проживает в Южном полушарии, южное небо часто игнорируется в культурном плане и в астрономии: немногие знают южные созвездия, а северные созвездия являются гегемонами в песнях и культуре. Однако из-за меньшего загрязнения воздуха южное небо ярче; Кроме того, черная дыра в центре нашей галактики видна только из южного полушария.
Нанесение на карту галактики южного неба было достижением информационных технологий в той же мере, что и астрономии. Генеральный директор CSIRO доктор Ларри Маршалл сказал SciTechDaily, что исследователям технологии, используемой для радиотелескопа, удалось «генерировать больше необработанных данных с большей скоростью, чем весь интернет-трафик Австралии».
Он заключил: «В то время, когда у нас есть доступ к большему количеству данных, чем когда-либо прежде, ASKAP и суперкомпьютеры, которые его поддерживают, предоставляют беспрецедентную аналитическую информацию.«
Тем временем космический телескоп выдал результаты аналогичного картографического проекта. Обсерватория Gaia, которая собирает данные о Млечном Пути с момента запуска в 2013 году из Куру во Французской Гвиане Европейским космическим агентством, создала новую подробную карту галактики. Данные, полученные с космического корабля, были использованы для разработки самой сложной трехмерной карты Млечного Пути, созданной до сих пор, которая включает более точную информацию о местоположении и движении звезд.Это поможет ученым вычислить массу галактики, узнать об ускорении Солнечной системы и, возможно, даже собрать больше информации о происхождении Вселенной.
«Новые данные Gaia позволили астрономам проследить различные популяции старых и молодых звезд к самому краю нашей галактики — галактическому антицентру», — поясняет Европейское космическое агентство на своем веб-сайте. (Галактический антицентр — это точка в космическом пространстве напротив центра галактики, если смотреть с Земли.) «Компьютерные модели предсказали, что диск Млечного Пути со временем будет увеличиваться в размерах по мере рождения новых звезд. Новые данные позволяют нам увидеть реликвии древнего диска возрастом 10 миллиардов лет и, таким образом, определить его меньшую протяженность по сравнению с текущий размер диска Млечного Пути «.
«Это чрезвычайно богатый набор данных, и я с нетерпением жду многих открытий, которые астрономы со всего мира сделают с помощью этого ресурса», — сказал в заявлении для прессы Тимо Прусти, научный сотрудник проекта Gaia ЕКА.