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一个艺术家对宇宙测量尺度的概念重子声振荡是星系和其他物质在球体中聚集的趋势,它起源于密度波穿过早期宇宙的等离子体

在这个例子中,聚类被夸大了半径球体(白线)是“标准尺”的尺度,允许天文学家在百分之一准确度内确定宇宙的大尺度结构及其如何演化图片来自Zosia Rostomian,劳伦斯伯克利国家实验室使用来自研究人员宣布,他们已经测量了宇宙的尺度,精确度为1%

重子振荡光谱测量(BOSS)协作宣布,BOSS已经测量了宇宙的尺度,精确度为1%

这种精确度的未来测量是确定暗能量本质的关键“One-p宇宙尺度上的最精确度是有史以来最精确的测量,“BOSS的首席研究员David Schlegel说,他是美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)物理部门的成员”二十年前天文学家们争论估计差异高达五十年五年前,我们将这种不确定性提高到百分之五;一年前它是百分之二百%准确度将是很长一段时间的标准“BOSS是第三次斯隆数字巡天(SDSS-III)中最大的节目自2009年以来,BOSS使用了斯隆基金会望远镜位于新墨西哥州的阿帕奇点天文台记录超过一百万个星系的高精度光谱,从02到07红移,回顾过去60多亿年的宇宙过去施莱格尔说:“我们相信BOSS数据库包括更多的红移星系世界上所有其他望远镜收集的信息“BOSS将继续收集数据,直到2014年6月

然而,伯克利实验室成员,加州大学伯克利分校物理学和天文学教授,以及BOSS科学调查小组,“我们现在已经完成了分析,因为我们有90%的BOSS最终数据,我们对结果非常兴奋”Baryon声振荡(BAO)是常规群集星系环,其尺度提供了一个“标准尺”来衡量宇宙结构的演变精确测量显着提高我们对基本宇宙学属性的认识,包括暗能量如何加速宇宙膨胀与最近的宇宙微波背景测量相结合BOSS结果表明,暗能量是一种宇宙学常数,其强度在空间或时间上不变,虽然不太可能是爱因斯坦广义相对论中的缺陷,但BOSS分析的作者请注意“理解加速膨胀的物理原因仍然是现代物理学中最有趣的问题之一”,怀特说,在其他宇宙参数中,BOSS分析“也提供了对空间曲率最好的确定之一答案”是的,它并没有弯曲太多“召唤一个三维宇宙”平面“意味着它的形状由高中熟悉的欧几里德几何形状很好地描述:直线是平行的,三角形加起来180度非凡的平坦度意味着宇宙经历了相对长时间的通货膨胀,高达十亿分之一秒或更多,紧接着大爆炸“我们关心的原因之一是平坦的宇宙对宇宙是否是无限的影响,”施莱格尔说,“这意味着 - 虽然我们不能肯定地说它永远不会结束 - 但它很可能宇宙在太空中永远延伸,并将永远持续下去我们的结果与无限的宇宙一致“BOSS分析基于SDSS-III的数据发布10和11(DR 10和DR 11),并已提交发布于皇家天文学会月刊;该分析可在线获取:http:// arxivorg / abs / 13124877星系海洋中的涟漪BOSS分析包含了1,277,503个星系的光谱,涵盖了从北半球可见的8,509平方度的天空 这是迄今为止在此密度下测量的最大宇宙样本完成后,BOSS将收集1300万个星系的高质量光谱,加上160,000个类星体和数千个其他天文物体,覆盖10,000平方度可见物质中的周期性密度波纹(“重子”,简称)像池塘表面上的雨滴一样遍布宇宙普通的星系聚集是压力波的直接后代,它们穿过早期宇宙的热等离子体,它是如此热和密集的光粒子(光子)和物质粒子,包括质子和电子,紧密耦合在一起

隐形暗物质也是混合物的一部分然而,大爆炸后38万年,膨胀混合物的温度已经冷却到足以让光逃逸,新的透明宇宙充满了强烈的辐射,这在1340亿年以来一直在冷却到今天微弱但普遍的宇宙微波背景CMB温度的微小变化记录了原始密度波纹的周期性,其中欧洲航天局的普朗克卫星已经做出了最新和最准确的测量结果在BOSS星系的聚类中保留了相同的周期性,BAO从CMB开始,不同时代的规则聚类在不同时代的规则聚类建立了宇宙的扩张历史BOSS合作者伯克利实验室的Beth Reid将星系的二维天空坐标及其红移转换为太空中星系密度的三维图“这是我们正在研究的体积中星系密度的波动,我们提取BAO标准尺,”她说“比较天空中不同的天空区域”基础,首先我们必须消除由我们用望远镜观察天空所引起的大气效应或其他模式的变化“结果主要取决于红移的准确测量,这些红移揭示了星系在空间和时间上的位置但是星系不会在锁定步骤中移动“当星系靠近时,它们的相互引力会将它们推向一边并干扰测量大星系的尝试 - 尺度结构,“施莱格尔说”他们独特的运动使得很难为整体引力增长编写一个公式“但是,里德说,”我们有一个很好的模型来证明这些扭曲的样子

星系密度场显示了浓度在哪里物质,特殊的速度场指向所有局部过度密度和密度不足的净效应方向“”BOSS数据令人敬畏,“马丁怀特说,”但还有许多其他部分必须放入在我们得到我们之后的数据之前就已经到位了“复杂的计算机算法对于协调固有的不确定性至关重要”我们制作了数千个模型unive rses在计算机中,然后观察它们就像BOSS那样做并对它们进行分析以回答“如果是什么

”的问题

通过测量它们的算法如何很好地分析这些模型宇宙,称为“模拟”并基于现实但人工星系的目录,经验丰富的BOSS团队能够在将算法应用于真实的BOSS数据时对其进行评估和微调

位于伯克利实验室的国家能源研究科学计算中心(NERSC)对于分析和模拟的创建白色说,“NERSC为我们预留了资源,以便在我们面对最后期限时迅速推动分析他们提供了一个虚拟会议场所,来自世界各地的合作成员可以聚在一起共享平台,具有执行研究所需的数据和计算资源“BOSS现在提供了BAO标准尺子中最准确的校准宇宙的在过去60多亿年的时间里,当扩张已经停止放缓和加速开始时,扩张历史已经以前所未有的准确度进行了测量

但是准确的是,新的BOSS结果只是一个开始更大的覆盖范围和更好的分辨率对于理解暗能量本身至关重要 拟议的暗能量光谱仪器(DESI)基于伯克利实验室领导的近50个机构的国际合作伙伴关系,将使位于亚利桑那州基特峰的Mayall望远镜能够在14,000平方英尺内绘制超过2000万个星系,以及300多万个类星体

北方天空的程度通过填补BOSS无法到达的缺失的空间,DESI可以锐化并扩展宇宙膨胀历史的覆盖范围,从宇宙背景辐射的第一次出现到现在

与此同时,BOSS,提前于2014年6月完成,继续成为绘制宇宙的主要工具出版物:提交给皇家天文学会月刊通知PDF研究副本:SDSS-III重子振荡光谱中星系的聚类调查:数据发布10和11个星系样本中的重子声振荡资料来源:劳伦斯伯克利国家实验室Paul Preuss图片:Zosia Rost omian,劳伦斯伯克利国家实验室