אסטרונומים המשתמשים ב-מכשיר ספקטרוסקופי באנרגיה כהה(DESI), מכשיר חדיש המותקן על טלסקופ 4 מ' ניקולס U. Mayall של NSF במצפה הכוכבים הלאומי Kitt Peak, מיפו כיצד כמעט 6 מיליון גלקסיות מתקבצות על פני 11 מיליארד שנות היסטוריה קוסמית. התוצאות שלהם מספקות את אחד המבחנים המחמירים ביותר של תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין.
התרשמותו של אמן זה מראה את התפתחות היקום שמתחילה במפץ הגדול משמאל ואחריו הופעת הרקע הקוסמי של המיקרוגל. היווצרות הכוכבים הראשונים מסיימת את העידנים האפלים הקוסמיים, ולאחר מכן היווצרותן של גלקסיות. קרדיט תמונה: מ. וייס / מרכז הרווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה.
"תורת היחסות הכללית נבדקה היטב בקנה מידה של מערכות סולאריות, אבל היינו צריכים גם לבדוק שההנחה שלנו עובדת בקנה מידה גדול בהרבה", אמרה ד"ר פאולין זרוק, קוסמולוגית ב-CNRS ובמעבדה לגרעין ואנרגיה גבוהה. פִיסִיקָה.
"לימוד קצב היווצרות הגלקסיות מאפשר לנו לבדוק ישירות את התיאוריות שלנו, ועד כה, אנחנו עומדים בקנה אחד עם מה שחוזה תורת היחסות הכללית בקנה מידה קוסמולוגי."
במחקר החדש שלהם, ד"ר זרוק ועמיתיו מצאו שכוח הכבידה מתנהג כפי שנחזה על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין.
התוצאה מאמתת את המודל המוביל שלנו של היקום ומגבילה תיאוריות אפשריות של כוח משיכה שונה, שהוצעו כדרכים חלופיות להסביר תצפיות בלתי צפויות, כגון ההתפשטות המואצת של היקום שלנו המיוחסת בדרך כלל לאנרגיה אפלה.
הניתוח המורכב השתמש בכמעט שישה מיליון גלקסיות וקוואזרים ומאפשר לחוקרים לראות עד 11 מיליארד שנים אל העבר.
התוצאות של היום מספקות ניתוח מורחב של שנת הנתונים הראשונה של DESI, אשר באפריל עשתה אתוחשפו רמזים לכך שאנרגיה אפלה עשויה להתפתח עם הזמן.
התוצאות של אפריל בחנו תכונה מסוימת של האופן שבו גלקסיות מתקבצות המכונה תנודות אקוסטיות באריון (BAO).
הניתוח החדש מרחיב את ההיקף על ידי מדידת האופן שבו גלקסיות וחומר מופצים בסולמות שונים ברחבי החלל.
המחקר גם סיפק אילוצים משופרים על מסת הנייטרינו, החלקיקים הבסיסיים היחידים שמסתם עדיין לא נמדדה במדויק.
הניטרינו משפיעים מעט מאוד על דפוס התקבצות של גלקסיות, אך ניתן למדוד זאת עם איכות נתוני ה-DESI.
אילוצי DESI הם המחמירים ביותר עד כה, ומשלימים אילוצים ממדידות מעבדה.
המחקר דרש חודשים של עבודה נוספת והצלבות. כמו המחקר הקודם, הוא השתמש בטכניקה כדי להסתיר את התוצאה מהמדענים עד הסוף, תוך מתן כל הטיה לא מודעת.
"מחקר זה הוא חלק מאחד הפרויקטים המרכזיים של ניסוי DESI - ללמוד על ההיבטים הבסיסיים של היקום שלנו בקנה מידה גדול, כגון חלוקת החומר והתנהגות האנרגיה האפלה, כמו גם היבטים בסיסיים של חלקיקים", אמר. ד"ר סטפני ג'ונו, אסטרונומית ב-NOIRLab של NSF וחברה ב-DESI Collaboration.
"על ידי השוואת האבולוציה של התפלגות החומר ביקום עם התחזיות הקיימות, כולל תורת היחסות הכללית של איינשטיין ותיאוריות מתחרות, אנחנו באמת מהדקים את האפשרויות במודלים של כוח הכבידה שלנו."
"חומר אפל מהווה כרבע מהיקום, ואנרגיה אפלה מהווה עוד 70%, ואנחנו לא באמת יודעים מה זה", אמר מארק מאוס, דוקטור. סטודנט במעבדת ברקלי ובאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.
"הרעיון שנוכל לצלם תמונות של היקום ולהתמודד עם השאלות הגדולות והבסיסיות האלה הוא מעורר מחשבה."
DESI Collaboration שיתף את התוצאות שלהם היום במספר ניירותבְּ-arXiv.org.
