Odkrywanie bardzo wczesnego wszechświata
BOSS, największy komponent w badaniu nieba Sloan Digital Sky Survey (SDSS), przoduje w wykorzystywaniu kwazarów do kreślenia mapy zmian gęstości gazu międzygalaktycznego w dużych odległościach. Astronomowie pracujący w finansowanym przez UE projekcie MINE BOSS (Mining for metals in a massive spectroscopic survey of the intergalactic medium) wykorzystali kwazary do pomiaru akustycznych oscylacji barionowych. Blisko 140 000 widm kwazarów pozwoliło zmapować położenie chmur międzygalaktycznego gazu wodoru w trzech wymiarach. Na podstawie tych map dokonano precyzyjnych pomiarów akustycznych oscylacji barionowych. Nowa metoda polegająca na użyciu funkcji korelacji przepływu dla linii Lyman alpha odległych kwazarów pozwoliła im oszacować współczynnik ekspansji wszechświata na przesunięciach ku czerwieni na powyżej 2,1. Mierząc wielkość akustycznych oscylacji barionowych w różnych epokach czasu kosmicznego, naukowcy działający w projekcie MINE BOSS zademonstrowali, jak wszechświat stale spowalnia swoją ekspansję. Pierwsze pomiary szybkości ekspansji w pierwszej połowie historii wszechświata pomogą im odkryć naturę ciemnej energii. W odróżnieniu od zwykłej materii, ciemna energia ma silne ciśnienie ujemne i to właśnie to ciśnienie ujemne sprawia, że grawitacja jest odpychająca. Dlatego też wskazano ciemną energię jako przyczynę zwiększania się współczynnika ekspansji w drugiej połowie historii wszechświata. Naukowcy pracujący przy projekcie MINE BOSS wykorzystali także podpis pozostawiany w widmach kwazarów przez obojętny wodór do ograniczenia właściwości neutrin. W szczególności analiza linii Lyman alpha w widmach kwazarów pozwoliła im na pomiar jednowymiarowego spektrum mocy przepływu związanego z rozkładem materii w trzech wymiarach. Oddziaływanie tych mas neutrin na spektrum mocy przepływu zostało wyliczone z dużą precyzją podczas symulacji hydrodynamicznych. Porównanie tych prognoz liczbowych z danymi pochodzącymi z obserwacji pozwoliło określić kilka ograniczeń dotyczących mas neutrin i innych kosmologicznych parametrów. Neutrina zapewniły sposób rozwiązywania kwestii rozbieżności między szybkością ekspansji wszechświata w pierwszej i drugiej połowie jego historii. Ciemną energię uznaje się za produkt odciągania od siebie neutrin; wytwarzanie takiego napięcia napędza ekspansję wszechświata. Wyniki projektu MINE BOSS wyznaczyły sposób prowadzenia nowych pomiarów akustycznych oscylacji barionowych w ramach rozszerzonego badania BOSS mającego mierzyć historię ekspansji wszechświata do momentu, w którym miał mniej niż 3 miliardy lat. Przeprowadzone prace posłużyły także za bodziec do przeprowadzenia potężnego badania gazu międzygalaktycznego w ramach w dużej mierze europejskiego projektu WEAVE, które ma być przeprowadzone z użyciem teleskopu Williama Herschela i rozpocząć się w 2017 r.
Słowa kluczowe
Wczesny wszechświat, kwazary, gaz międzygalaktyczny, badanie spektroskopowe, akustyczne oscylacje barionowe
