Квазары - это путевые столбы расширения вселенной

Ученые не могут путешествовать в открытом космосе так, как Колумб под парусом пересек океан и разметил Новый мир, а Льюис и Кларк составили карту западных земель.

Однако исследователи из Западного резервного университета Кейза нашли способ составления карты распространения и структуры вселенной, руководствуясь светом квазаров.

Технология в сочетании с ожидаемым открытием миллионов квазаров в следующие десять лет может привести к беспрецедентному взгляду во времена Большого взрыва, когда размер вселенной был лишь долей от ее нынешнего размера.

Исследователи нашли подсказку, анализируя видимый свет небольшой группы квазаров.

Образцы световой вариации в течение долгого времени были последовательны от одного квазара к другому с поправкой на красное смещение квазаров. Это красное смещение имеет место, поскольку расширяющаяся вселенная со скоростью уносит от нас эти квазары, делая их свет более красным, а временные изменения — происходящими более медленно.

Измерив уровень, на котором свет квазаров изменяется, и, сравнив этот уровень со стандартным, при котором квазары изменяются, исследователи смогли вывести красное смещение квазара.

Знание красного смещения квазара позволит ученым высчитать относительный размер вселенной, когда свет начал излучаться, по сравнению с сегодняшним днем.

«Кажется, теперь у нас есть полезный инструмент для планирования истории расширения вселенной», сказала профессор физики Гленн Старкмен, автор исследования, опубликованного в издании Physical Review Letters. „Если мы сможем измерить красное смещение миллионов квазаров, то сумеем использовать их, чтобы разметить структуры во вселенной в соответствии с красным смещением“.

Чем больше красное смещение, тем дальше и старше источник света.

Ученые планируют найти массивные выборки квазаров, чтобы подтвердить последовательность образцов и возможность их использования для подсчета красного смещение по всей вселенной.

Ученые изобразили в виде диаграммы количество света от 14 квазаров, записанного с помощью Massive Compact Halo Objects, искавшего свидетельства темной материи вокруг и в пределах Млечного Пути. Свет от каждого квазара повторно измерялся в течение сотен дней.

График показал фазы, во время которых количество света увеличивается или уменьшается линейным способом по расширенному промежутку времени.

Хотя изменились и другие свойства, уровень измеренного изменения света был практически идентичен для всех 14 квазаров, как только ученые скорректировали эффекты расширения вселенной.

„Словно там был источник света, раскачивающийся налево и направо“, сказал Старкмен. „В целом тенденция была удивительно последовательной“.

Данная последовательность образцов позволила ученым точно вычислить космологическое красное смещение от одного квазара до другого. Ученые проверили это свойство двумя способами.

Они приспособили сегменты кривых света, то есть взвешенный в течение долгого времени свет, к прямым линиям. Наклоны линий были последовательны и, казалось, непосредственно связаны с красным смещением квазаров.

Сравнив соответствующие наклоны 13 квазаров с известным значением красного смещения с наклоном оставшегося квазара, исследователи смогли вычислить красное смещение в пределах двух процентных точке.

В рамках второго подхода исследователи взяли большие секции световых кривых двух квазаров и сосредоточились на сегментах, которые наиболее соответствовали. Изменив соотношение красных смещений этих двух квазаров в попытке получить наилучше возможное сочетание двух световых кривых, они смогли определить соотношение красного смещения двух квазаров в пределах 1,5 процентных точек.

Астрономы использовали яркий свет сверхновой с красным смещением порядка 1,7, чтобы измерить ускоряющееся расширение вселенной. Звезда с красным смещением 1,7 излучала видимый свет, когда вселенная была в 2,7 раза меньше, чем сегодня.

Если этот метод определения красного смещения квазара окажется подходящим для более массивных квазаров, у ученых могут оказаться миллионы маркеров, чтобы можно было проследить рост и развитие структуры и расширение вселенной на большие расстояния и в рамках больших промежутков времени.

„Это может помочь нам выяснить, как гравитация собрала структуру вселенной“, сказал Старкмен. „А уровень роста структуры способен помочь нам определить, способствуют ли темная энергия или измененные законы гравитации ускоренному расширению вселенной“.

19.09.2012