Η ανίχνευση της σκοτεινής ενέργειας 11-Sigma προέρχεται από τη μέτρηση πάνω από ένα εκατομμύριο εξαιρετικά μακρινούς γαλαξίες
Αφού άρχισαν να σχηματίζονται οι γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν, το σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται. Η βαρυτική έλξη μεταξύ των γαλαξιών λειτούργησε για να τραβήξει τους γαλαξίες μαζί σε υπερσμήνη, ενώ η σκοτεινή ενέργεια και η προκύπτουσα κοσμική διαστολή λειτούργησαν για να απομακρύνουν αυτά τα σμήνη. Ως αποτέλεσμα, το σύμπαν γεμίζει με σφιχτά σμήνη γαλαξιών που χωρίζονται από τεράστια κενά κυρίως κενού χώρου.
Η κλίμακα αυτών των σμηνών και των κενών βασίζεται στον ρυθμό με τον οποίο το σύμπαν έχει επεκταθεί με την πάροδο του χρόνου. Το φαινόμενο είναι παρόμοιο με τον τρόπο που τα μόρια του αέρα συγκεντρώνονται από τη μεταβαλλόμενη πίεση των ηχητικών κυμάτων, επομένως το φαινόμενο είναι γνωστό ως ακουστική ταλάντωση βαρυονίου (BAO). Μέσω αυτού του φαινομένου, οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν τη σκοτεινή ενέργεια μετρώντας τη θέση και τη μετατόπιση στο ερυθρό περισσότερων από ένα εκατομμύριο γαλαξιών. Η συλλογή και η ανάλυση των γαλαξιών έγινε για πρώτη φορά από τον Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Στη συνέχεια επεκτάθηκε στο eBOSS, το οποίο κυκλοφόρησε τα πρώτα του αποτελέσματα.
Μια Οπτικοποίηση του υπερσμήνου Laniakea, μέρος του οποίου είναι ο γαλαξίας μας. Credit: Tsaghkyan / Wikimedia Commons
Αυτή η νέα έρευνα ανέλυσε γαλαξίες που κυμαίνονται από 0,7 έως 1,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, μελετώντας το φαινόμενο BAO όπως ακριβώς έκαναν οι πρώτες μελέτες BOSS. Αλλά το eBOSS εξέτασε επίσης ένα εφέ γνωστό ως Redshift Space Distortions (RSD). Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να λάβει υπόψη την κίνηση ενός γαλαξία μέσα στο διάστημα καθώς και την κοσμική επέκταση.
Μέσα στο τυπικό μοντέλο της κοσμολογίας, η απόσταση ενός γαλαξία μπορεί να προσδιοριστεί από τη μετατόπισή του στο κόκκινο. Επειδή το σύμπαν διαστέλλεται παντού, όσο πιο απομακρυσμένος είναι ένας γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαστολή του διαστήματος μεταξύ μας και τόσο μεγαλύτερη η μετατόπιση προς το κόκκινο. Αλλά και οι γαλαξίες κινούνται στο διάστημα και η σχετική κίνησή τους μπορεί επίσης να συμβάλει σε μια μετατόπιση προς το κόκκινο ή μπλε. Ως αποτέλεσμα, η συνολική μετατόπιση προς το κόκκινο θα μπορούσε να είναι λοξή, καθιστώντας τις μετρήσεις μας για το BAO λιγότερο ακριβείς. Μέσω του RSD, η ομάδα θα μπορούσε να το εξηγήσει στατιστικά, κάνοντας τα συνολικά αποτελέσματά της πολύ πιο ακριβή.
Συνδυάζοντας το BAO και το RSD, η ομάδα επιβεβαίωσε την ύπαρξη σκοτεινής ενέργειας σε ένα εκπληκτικό επίπεδο εμπιστοσύνης 11-Sigma. Τυπικά, ένα επιστημονικό αποτέλεσμα στο 5-Sigma λαμβάνεται ως επιβεβαίωση. Ένα αποτέλεσμα στο 11-Sigma είναι τόσο δυνατό που είναι σχεδόν τόσο κοντά στη βεβαιότητα που μπορούμε να έχουμε. Η σκοτεινή ενέργεια και η επιταχυνόμενη διαστολή που οδηγεί είναι σίγουρα πραγματική.
Φυσικά, ακόμα δεν γνωρίζουμε τι είναι στην πραγματικότητα η σκοτεινή ενέργεια. Μια ιδέα είναι ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι μια εγγενής ιδιότητα του χώρου και του χρόνου. Μια κοσμολογική σταθερά που προκαλεί το σύμπαν να διαστέλλεται. Ένα άλλο είναι ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι ένα ενεργειακό πεδίο που γεμίζει το σύμπαν, σαν μια πέμπτη θεμελιώδης δύναμη. Για να γίνει διάκριση μεταξύ αυτών των αντικρουόμενων μοντέλων, πρέπει όχι μόνο να επιβεβαιώσουμε την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας, αλλά και αν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου ή ποικίλλει ανάλογα με την κατεύθυνση που κοιτάζουμε. Μελέτες όπως το eBOSS θα μας δώσουν τα δεδομένα που χρειαζόμαστε για να κατανοήσουμε το κοσμικό μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας.
Αναφορά:Gong-Bo Zhao, et al. Η ολοκληρωμένη SDSS-IV εκτεταμένη φασματοσκοπική έρευνα ταλάντωσης Baryon: μια ανάλυση πολλαπλών ιχνηλατών στον χώρο Fourier για τη μέτρηση του ρυθμού ανάπτυξης και επέκτασης της κοσμικής δομής .Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας504.1 (2021): 33-52.