Trójwymiarowa mapa wielkoskalowej struktury Wszechświata

Trójwymiarowa mapa uzyskana w Projekcie FastSound 3-D będzie obejmować struktury dużego obszaru Wszechświata, takimi, jakimi były w około 4,7 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Obszar ten to 2,5 na 3 stopnie kątowe nieba, w promieniu rozciągającym się na 12 – 14.5 miliardów lat świetlnych. Barwy galaktyk wskazują na ich tempa formowania się gwiazd, czyli dają nam informację na temat łącznej masy gwiazd powstających co roku w danej galaktyce. Gradacja koloru tła reprezentuje gęstość galaktyk; bazowy rozkład masy Wszechświata (zdominowany przez tak zwaną "ciemną materię", która stanowi około 30 procent całkowitej energii we wszechświecie) wygląda prawdopodobnie właśnie tak. Dolna część rysunku przedstawia względne położenia obszarów nieba obejmowanych przez FastSound i Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Źródło: NAOJ, SDSS, CFHT

Międzynarodowy zespół pod przewodnictwem astronomów z Uniwersytetu w Kioto i Tokio pokazał swą pierwszą mapę Kosmosu w trzech wymiarach. Została wykonana przy wykorzystaniu m.in. nowoczesnego spektrografu FMOS (Fiber Multi-Object Spectrograph), zainstalowanego na pokładzie kosmicznego Teleskopu Subaru. Zawiera 1100 galaktyk i ukazuje nam wielkoskalową strukturę Wszechświata – takiego, jakim był 9 miliardów lat temu.


Projekt FastSound, jedna z najważniejszych misji Teleskopu Subaru, zaczął obserwować niebo w marcu 2012 i będzie kontynuował badania aż do wiosny 2014 roku. Choć już dużo wcześniej podobne, trójwymiarowe przeglądy Wszechświata zostały wykonane dla o wiele bliższych przesunięć ku czerwieni – i zarazem bliższych nam epok kosmologicznych – jak choćby słynny przegląd SDSS (Sloan Digital Sky Survey), katalogujący galaktyki aż do odległości 5 miliardów lat świetlnych od nas FastSound wyróżnia się na ich tle, ponieważ opracowano w nim najdalszą z takich map, która pokrywa największą jak dotychczas objętość Wszechświata. FMOS to potężny układ spektroskopowy, umożliwiający obserwacje widm w bliskiej podczerwieni dla ponad 100 niezależnych obiektów w tym samym czasie. Ma także możliwość obserwacji szerokiego pola, co w połączeniu z ogromną zdolnością rozdzielczą dla 8,2 metrowego zwierciadła pierwotnego teleskopu daje oszałamiające możliwości.


Obecna wersja mapy 1100 galaktyk ukazuje Wszechświat sprzed 9 miliardów lat, i jego najważniejsze struktury w niespotykanej dotąd skali. Rozciąga się na 600 milionów lat świetlnych w odległości kątowej oraz 2 miliardów lat świetlnych w kierunku radialnym. W planach jest też jednak wykonanie przeglądu obszaru zajmującego łącznie 30 stopni kątowych na niebie, a następnie precyzyjne pomiary odległości do około 5000 galaktyk położonych dalej niż 10 miliardów lat świetlnych od nas. Choć grupowanie się galaktyk nie jest na tych odległościach kosmologicznych aż tak wyraźne jak w chwili obecnej, to właśnie już wtedy oddziaływania grawitacyjne zaczęły prowadzić do zaburzeń w ich gęstości, które obserwuje się w dzisiejszym Wszechświecie.

Ostateczna, trójwymiarowa mapa odległego Wszechświata jest podwaliną dla głównego celu naukowego projektu, jakim stanie się precyzyjny pomiar ruchów odległych galaktyk oraz tempa powstawania wielkoskalowych struktur – grup i gromad – jako testu Ogólnej Teorii Względności Einsteina. Naukowcy od dawna już wiedzą, że ekspansja Wszechświata przyspiesza, ale nikt nie wie na pewno, dlaczego tak się dzieje. Jest to jedno z najważniejszych pytań współczesnej fizyki i astronomii. Jakaś nieznana forma energii, tak zwane ciemna energia, wydaje się równomiernie wypełniać Wszechświat i zarazem stanowić aż 70 procent jego całej masy i energii. Ona też jest zapewne odpowiedzialna za wzrost tempa ekspansji. Jednak podstawowa Teoria Grawitacji w skalach kosmologicznych może różnić się od tego, co znamy z Ogólnej Teorii Względności, która odnosi się do znanego nam jak dotychczas Wszechświata. Porównanie trójwymiarowych map bardzo młodego Kosmosu z przewidywaniami Ogólnej Teorii Względności może ostatecznie odkryć tajniki mechanizmu tego tajemniczego wzrostu ekspansji Wszechświata.

Liczba odsłon: 2811