Skamielina Wielkiego Wybuchu ma średnicę miliarda lat świetlnych!

O odkryciu poinformowano we wrześniu 2014 roku niebo („Niezmierzone Niebo” lub „Ogromny Niebiański Horyzont” po hawajsku), a Super brońSuper broń (nadzbiór, W języku angielskim) od GalaktykiGalaktyki Obejmuje supergrupę Virgo droga Mlecznadroga Mleczna. Zawdzięczamy to międzynarodowemu zespołowiNaukowcy astronomiiNaukowcy astronomii Brent Tully z Uniwersytetu Hawajskiego w Manoa, Hélène Courtois z Uniwersytetu Leon I, Yehuda Hoffman z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie i Daniel Bomarede z CEA.

Richard Brent Tully zasłynął już dzięki odkryciu wspólnie z J. Richardem Fisherem zależności, która umożliwiła określenie odległości Galaktyka spiralnaGalaktyka spiralnaJest to metoda eksperymentalna, znana dziś na całym świecie jako prawo Tully’ego-Fishera. Amerykański badacz opublikował dziś nowy artykuł w Dziennik astrofizyczny Z Danielem Bomarede i ich australijskim kolegą Colana Howletta.

Trzej mężczyźni ogłosili swoje odkrycie dziewięć lat później Sprawmy sobie nawzajem radośćtermin pochodzący z hymnhymn Twórczość hawajska, ComolepoCo przywołuje na myśl początek świata. Jest to jedna z większych budowli wistnienieistnienie Godna uwagi kombinacja Galaktyczni miłośnicyGalaktyczni miłośnicy. W tym przypadku rodzaj kulistej powłoki o objętości około miliardaRok świetlnyRok świetlny W średnicy, gdzie występuje większe zagęszczenie gromad galaktyk z supergromadą Bouviera w centrum (butyw języku angielskim) w odległości 820 milionów lat świetlnych od Galaktyki Drogi Mlecznej.

Prognoza na pół wieku

Po raz pierwszy bezpośrednio zademonstrowaliśmy pole tego typu poprzez pomiar odległości i prędkości galaktyk w celu zmapowania WszechświatWszechświat Można zauważyć. Jest to jednak przykład struktury, którą odkryto już pośrednio, przeprowadzając analizy naukowe tego, co nazywamy korelacjami statystycznymi w… PróbkiPróbki Populacje galaktyk i gromad galaktyk. Te kuliste struktury są przejawem tak zwanych barionowych fal akustycznych, czyli BAO (Oscylacje akustyczne barionu).

Jak wyjaśnia Daniel Bomarede ŚwiergotŚwiergotTe galaktyczne bąble przewidział prawie 50 lat temu laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki James Peebles. Jednak w rzeczywistości wyniki te przewidziano już w ramach tego, co Andriej Sacharow nazwał teorią zimnego Wielkiego Wybuchu już w połowie lat sześćdziesiątych XX wieku, kilka lat przed Peeblesem. Dziś wspominamy o pracy noblisty z jednym z jego kolegów jedynie w kontekście teoretycznym wielka eksplozjawielka eksplozja Gorąco, co jest ostatecznym osiągnięciem Standardowy model kosmologiiStandardowy model kosmologiico „być może” nie jest prawdą Istota czarnaIstota czarna Nie de lCiemna energiaCiemna energia.

W szczególności BAO są zjawiskami, które kosmolodzy wykorzystują od lat do pomiaru parametrów Modelu Standardowego kosmologii, takich jak stała Hubble’a-Lemaitre’a, krzywizna Wszechświata, a nawet ciemna energia. Możemy uznać, że Ho’oleilana jest gatunkiem SkamieniałośćSkamieniałość Wielki Wybuch, chociaż w jakiś sposób narodził się wówczas około 380 tysięcy lat po nim Promieniowanie kopalnePromieniowanie kopalne zostało wydane.

Dotarwszy do tego punktu, czytelnik z pewnością od jakiegoś czasu zastanawia się, czym są te barionowe oscylacje akustyczne, jak się je czasami nazywa.

Zgodnie z Modelem Standardowym podczas Wielkiego Wybuchu powstają kwantowe fluktuacje gęstości materii, które powodują gwałtowny spadek koncentracji ciemnej materii. Stężenia te przyciągają zwykłą materię barionową złożoną z protonów i neutronów, ale w przeciwieństwie do ciemnej materii, bariony te są wrażliwe na siłę elektromagnetyczną, tak że gaz fotonów pochłaniający całą materię opiera się jego naciskowi na materię barionową. Następnie powstają sferyczne fale dźwiękowe, które rozchodzą się podobnie jak fale wokół punktów uderzenia kropel deszczu w stawie, jak pokazano na tej animacji. Fale te nakładają się na siebie, ale gdy podczas rekombinacji tworzą się atomy, ciśnienie promieniowania już nie istnieje, a pęcherzyki materii zamarzają. No prawie, bo ekspansja przestrzeni spowoduje jej ekspansję. © Castro

BAO, fale dźwiękowe o połowie prędkości światła

Po początku widzialnego wszechświata i przynajmniej przez jakiś czas NukleosyntezaNukleosynteza Primal, zaledwie kilka minut od legendarnego Temperatura PlanckaTemperatura PlanckaWszechświat jest mieszaniną połączonych barionów FotonyFotonyPrysznic już jest TematTemat Czarny.

Generowane są wówczas wahania gęstości ciemnej materii Fale dźwiękoweFale dźwiękowe Obiekty kuliste oddalają się z prędkością około połowy prędkości światła z obszarów o nadmiernej gęstości ciemnej materii. Na czas Złóż ponownieZłóż ponowniekiedy pierwszy AtomyAtomy Fale neutralne pojawiają się 380 000 lat po Wielkim Wybuchu, światło zostaje oddzielone od materii barionowej, a czoło tych fal dźwiękowych napędzanych przepływem fotonów zostaje chwilowo zamrożone.

W rezultacie w obserwowalnym wszechświecie tworzą się obszary o nadmiernej gęstości zwykłej materii tworzącej powłoki (których średnica zależy od prędkości fal dźwiękowych generowanych przez oscylacje akustyczne). Regiony te będą charakterystycznymi miejscami formowania się i gromadzenia galaktyk w formie gromad. Później coraz bardziej dominująca obecność ciemnej energii (co nie miało miejsca przez pierwszy miliard lat) będzie miała wpływ na tempo wzrostu gromad galaktyk.

Po pierwsze, jeśli weźmiemy pod uwagę dużą próbkę galaktyk na powierzchni kuli, której środkiem jest ziemski obserwator (a więc jednocześnie w historii wszechświata i w tej samej odległości od nas dla każdej galaktyki) i jeśli zmierz odległości pomiędzy dwiema parami, nadmiar tych par pojawi się dla wartości odległości powiązanej z wartością Powłok materii, o których mówiliśmy wcześniej, jak pokazano na powyższym filmie.

Doskonały wyświetlacz dla BAO. Aby uzyskać dość dokładne tłumaczenie na język francuski, kliknij biały prostokąt w prawym dolnym rogu. Tłumaczenie na język angielski powinno pojawić się obok. Następnie kliknij nakrętkę po prawej stronie prostokąta, następnie „Tłumaczenia”, a na koniec „Tłumacz automatycznie”. Wybierz „francuski”. © PBS SpaceTime

Klucz do badania ciemnej energii

Mamy wówczas rodzaj standardowej skali, której wewnętrzna długość jest znana w danym okresie historii kosmosu. Mierząc pozorną wartość tej długości dla nas, możemy wywnioskować odległość bezwzględną. Jeśli zmierzymy różne przesunięcia widmowe, możemy narysować krzywą łączącą odległość kosmiczną, przesunięcie widmowe oraz pomiary odległości i czasu, co umożliwi oszacowanie prędkości ekspansji przestrzeni w danym dniu. Gra w tę grę, ale z… jasnośćjasność Jasne standardy jasności – czym one są? SupernoweSupernowe SN Ia – Właśnie odkryliśmy przyspieszającą ekspansję przestrzeni kosmicznej w ciągu ostatnich kilku miliardów lat.

Jednak w zależności od tego, jaki model kosmologiczny weźmiemy pod uwagę, z ciemną energią lub bez, jest to ten drugi lub nie Stała kosmologicznaStała kosmologiczna, nie otrzymamy tej samej krzywej. Podobnie tempo wzrostu gromad galaktyk nie jest takie samo. Jest to zatem drugi, obok supernowych, sposób na udowodnienie istnienia ciemnej energii i poznanie jej natury.

Les BAO i Ho’oleilana. © Danielle Bomarede

Tyle teorii o Hula’ilanie, ale jeśli chodzi o praktykę, odkrycie to jest najnowszym efektem programu rozpoczętego pod koniec XXI wieku przez Heleny Courtois i Brent Tully pod nazwą „Cosmic Flows”. Pierwsza opierała się na katalogu prędkości 1700 galaktyk, ale z biegiem lat przeszliśmy od Cosmicflows-1 do Cosmicflows-1. Kosmiczne przepływy-4 Z 30 000 galaktyk. Daniel Bomarede jest „ Od 2010 roku odpowiedzialny za mapowanie, katalogi 3D i interaktywne Cosmicflows.” Jak opisano w komunikacie prasowym wydanym przez CEA, który zakończył się następującymi stwierdzeniami:

« Ho’oleilana ma cechy geometryczne teoretycznie oczekiwanych akustycznych oscylacji barionu, w tym występ bogatej supergromady w jej środku, ale wystaje mocniej, niż oczekiwano. Ho’oleilana jest nieco większa niż oczekiwano i Stała Hubble’aStała Hubble’a To, co możemy wywnioskować z jej wielkości, jest zgodne z pomiarami we wszechświecie lokalnym (supernowe, CefeidyCefeidy…) i w napięciu z pomiarami wykonanymi w odległym wszechświecie (Planck z CMB, SDSS i…) KwazaryKwazary…).

Bardziej szczegółowe przyszłe dane, takie jak te z Przyrząd do spektroskopii ciemnej energii (Desi) lub Badanie półkuli 4MOST Może to umożliwić odkrycie podobnych struktur w innych miejscach pobliskiego wszechświata. Naukowcy wykorzystają te dane do zbadania i potwierdzenia innych szczegółów dotyczących Ho’oleilany, BAO i tempa ekspansji Wszechświata. »

Pamiętajmy, że w kosmologii istnieje napięcie pomiędzy dwoma głównymi pomiarami stałej Hubble’a-Lemaitre’a.

W lutym 2023 roku Daniel Bomarede, kosmolog z CEA, przybył do CentraleSupélec, aby opowiedzieć o swoich pracach badawczych nad gigantycznymi gromadami galaktyk. © CosmiCS, Klub Astronomiczny Central Subelec