Tim Univerziteta Ludvig Maksimilijan (LMU) je obezbedio model za otkrivanje šta boja galaksije govori o njenoj udaljenosti, koji će se koristiti za merenje kosmičkih struktura.
Naš univerzum je star oko 13,8 milijardi godina. Tokom prostranstva ovog vremena, najsitnije početne asimetrije su prerasle u strukture velikih razmera koje možemo da vidimo kroz naše teleskope na noćnom nebu: galaksije poput našeg Mlečnog puta, jata galaksija, pa čak i veće agregacije materije ili filamenata gasa i prašine.
Koliko brzo će se ovaj rast odvijati zavisi, barem u današnjem univerzumu, od neke vrste borbe između prirodnih sila: može li tamna materija, koja sve drži na okupu svojom gravitacijom i privlači dodatnu materiju, da se održi protiv tamne energije, koja gura univerzum sve dalje jedan od drugog?
„Ako možemo precizno da izmerimo strukture na nebu, onda možemo da posmatramo ovu borbu“, kaže astrofizičar LMU Daniel Grun.
Ovde se pojavljuju projekti teleskopskog posmatranja, koji veoma precizno snimaju velike delove neba na slikama. Na primer, postoji istraživanje tamne energije sa teleskopom Blanco u Čileu i nedavno puštenim u rad Euklid satelit. Naučnici LMU su godinama bili uključeni u oba projekta, uključujući i vodeće uloge.
Iako precizno određivanje udaljenosti pojedinačnih struktura i galaksija od nas nije uvek lako, ono je od vitalnog značaja. Na kraju krajeva, što je neka galaksija udaljenija, njena svetlost duže putuje do nas, tako da je snimak univerzuma otkriven njenim posmatranjem stariji. Važan izvor informacija je posmatrana boja galaksije, koja se meri zemaljskim teleskopima kao što je Blanco ili satelitima poput Euklida.
Nova studija tima koju su predvodili Džejmi Mekalou i Danijel Grun, koja je objavljena u časopisu Mesečna obaveštenja Kraljevskog astronomskog društva, analizirala je najveći skup podataka do sada i baca svetlo na to šta boja različitih galaksija zapravo govori o njihovim istinska udaljenost.
U principu, rastojanje galaksije može se precizno odrediti pomoću spektroskopije. Ovo uključuje merenje spektralnih linija udaljenih galaksija. Kako se univerzum u celini širi, čini se da imaju veću talasnu dužinu, što je galaksija udaljenija od nas. To je zato što su svetlosni talasi dalekih galaksija rastegnuti na dugom putu do nas.
Ovaj efekat, poznat kao crveni pomak, takođe menja prividne boje koje instrumenti mere na slici galaksije. Izgledaju crvenije nego što jesu u stvarnosti. Ovo je slično Doplerovom efektu koji čujemo u prividnom tonu sirene hitne pomoći dok prolazi pored nas i udaljava se.
Jamie McCullough je doktorski istraživač na LMU i na Univerzitetu Stanford. Za svoju analizu koristila je spektroskopska merenja iz spektroskopskog instrumenta tamne energije (DESI) u kombinaciji sa najvećim skupom podataka do sada za precizno merenje boja galaksije (KiDS-VIKING).
Konkretno, autori su kombinovali spektroskopske podatke iz DESI-ja od ukupno 230.000 galaksija sa bojama ovih galaksija u KiDS-VIKING istraživanju i koristili ove informacije da odrede odnos između udaljenosti galaksije od nas i njene posmatrane boje i sjaja. Ne postoje dve iste galaksije u univerzumu, ali za svaku klasu sličnih galaksija postoji poseban odnos između posmatrane boje i crvenog pomaka.
„Ako možemo da kombinujemo informacije o udaljenosti sa merenjima oblika galaksija, možemo zaključiti strukture velikih razmera iz izobličenja svetlosti“, kaže Džejmi Mekalou.
Rezultati studije omogućavaju statistički određivanje prave udaljenosti svake galaksije posmatrane na slikama koje je napravio Euclid ili Dark Energi Survei.
Analizirajući uočena izobličenja slika galaksije, naučnici će moći da nauče nešto o ponašanju kosmičkih struktura danas i pre više milijardi godina i da ih bolje razumeju. Ovo će dati uvid u evolucionu istoriju univerzuma.
Da biste mogli da posmatrate tok formiranja strukture tokom vremena, ne morate čekati milijarde godina; dovoljno je izmeriti strukturu na različitim udaljenostima od Zemlje. Samo sa slikama, ovo je skoro nemoguće, jer ne možete samo odrediti udaljenost od jedne galaksije do naše od njenog izgleda na slici.
Studija Jamie McCullough-a sadrži ključ za ovaj problem tako što daje model za ono što nam prividna „boja“ galaksije govori o njenoj udaljenosti od nas.
Glavni cilj ovog preciznog posmatranja i distribucije galaksija na različitim udaljenostima je da se stekne uvid u veliki rvački meč između prirodnih sila tamne materije i tamne energije.
„Da biste zaista videli šta se dešava, morate biti u mogućnosti da posmatrate pojedinačne runde ovog meča“, kaže Grun. To je zato što je tamna energija spremna da sustigne i potencijalno zaustavi formiranje većih akumulacija mase u univerzumu.
„Tek tada ćemo razumeti šta su zapravo tamna materija i tamna energija i koja će od njih na kraju prevladati.“
