Kortlægning af supermassive sorte huller i det fjerne univers

Astronomer har konstrueret det første kort over universet baseret på positionerne af supermassive sorte huller, som afslører universets struktur i stor skala.

Kortet måler præcist universets ekspansionshistorie tilbage til, da universet var mindre end tre milliarder år gammelt. Det vil hjælpe med at forbedre vores forståelse af 'Dark Energy', den ukendte proces, der får universets udvidelse til at fremskynde.

Kortet blev skabt af forskere fra Sloan Digital Sky Survey (SDSS), et internationalt samarbejde med blandt andet astronomer fra University of Portsmouth.

Som en del af SDSS Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), videnskabsmænd målte positionerne af kvasarer - ekstremt lyse skiver af stof, der hvirvler rundt om supermassive sorte huller i centrene af fjerne galakser. Lyset, der når os fra disse objekter, forlod på et tidspunkt, hvor universet var mellem tre og syv milliarder år gammelt, længe før Jorden overhovedet eksisterede.

Kortfundene bekræfter den standardmodel for kosmologi, som forskere har bygget i løbet af de sidste 20 år. I denne model, universet følger forudsigelserne i Einsteins generelle relativitetsteori, men inkluderer komponenter, mens vi kan måle deres virkninger, vi forstår ikke, hvad der forårsager dem.

Sammen med det almindelige stof, der udgør stjerner og galakser, Mørk energi er den dominerende komponent på nuværende tidspunkt, og det har særlige egenskaber, der gør, at det får universets udvidelse til at accelerere.

Will Percival, Professor i kosmologi ved University of Portsmouth, hvem er eBOSS-undersøgelsesforskeren sagde:"Selvom vi forstår, hvordan tyngdekraften virker, vi forstår stadig ikke alt – der er stadig spørgsmålet om, hvad Dark Energy præcis er. Vi vil gerne forstå Dark Energy yderligere. Ikke med alternative fakta, men med den videnskabelige sandhed, og undersøgelser såsom eBOSS hjælper os med at opbygge vores forståelse af universet."

For at lave kortet, videnskabsmænd brugte Sloan-teleskopet til at observere mere end 147, 000 kvasarer. Disse observationer gav holdet kvasarernes afstande, som de brugte til at lave et tredimensionelt kort over, hvor kvasarerne er.

Men for at bruge kortet til at forstå universets ekspansionshistorie, astronomer måtte gå et skridt videre og måle aftrykket af lydbølger, kendt som baryon akustiske oscillationer (BAO'er), rejser i det tidlige univers. Disse lydbølger rejste, da universet var meget varmere og tættere end det univers, vi ser i dag. Da universet var 380, 000 år gammel, forholdene ændrede sig pludselig, og lydbølgerne blev 'frosset' på plads. Disse frosne bølger efterlades indprentet i den tredimensionelle struktur af universet, vi ser i dag.

Ved at bruge det nye kort, den observerede størrelse af BAO kan bruges som en 'standard lineal' til at måle afstande i vores univers. "Du har meter til små længdeenheder, kilometer eller miles for afstande mellem byer, og vi har BAO for afstande mellem galakser og kvasarer i kosmologi, " forklarede Pauline Zarrouk, en ph.d.-studerende ved Irfu/CEA, University Paris-Saclay, der målte fordelingen af ​​den observerede størrelse af BAO.

De aktuelle resultater dækker en række gange, hvor de aldrig er blevet observeret før, måling af forholdene, da universet kun var tre til syv milliarder år gammelt, mere end to milliarder år før Jorden blev dannet.

eBOSS-eksperimentet fortsætter med at bruge Sloan-teleskopet, ved Apache Point Observatory i New Mexico, USA, observere flere kvasarer og nærmere galakser, øge størrelsen af ​​det producerede kort. Efter den er færdig, en ny generation af himmelundersøgelser vil begynde, herunder Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) og European Space Agency Euclid-satellitmission. Disse vil øge troskaben af ​​kortene med en faktor ti sammenlignet med eBOSS, afslører universet og mørk energi i hidtil usete detaljer.