Astrofysici die de uitdijing van het heelal bestuderen met de grootste catalogi van sterrenstelsels die ooit zijn samengesteld, luiden een opwindend tijdperk van precisiekosmologie in. Vorige week publiceerde de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) zijn definitieve publicatie van openbare gegevens, en wetenschappers die werken aan zijn grootste programma, de Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), presenteerden ook hun definitieve resultaten op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle, Washington.
Door meer dan 10.000 vierkante graden in kaart te brengen - 25% van de lucht - meet BOSS 'de versnelde expansie van ons universum met' s werelds grootste extragalactische roodverschuivingsonderzoek ', aldus SDSS-III-directeur Daniel Eisenstein van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. De BOSS-resultaten omvatten nieuwe en nauwkeurige metingen van de uitdijingssnelheid van het universum (de 'Hubble-constante' genoemd) en materiedichtheid, waaronder donkere materie, sterren, gas en stof.
BOSS voerde zijn waarnemingen uit op de Sloan Foundation-telescoop van 2,5 meter bij het Apache Point Observatory in New Mexico, en produceerde spectra en ruimtelijke posities voor 1,5 miljoen sterrenstelsels en 300.000 quasars in een volume equivalent aan een kubus met een lengte van 8,5 miljard lichtjaar aan een zijde (zie afbeelding hierboven). Astronomen gebruikten deze rijke dataset om de verdelingen van de objecten in kaart te brengen en om de karakteristieke schaal te detecteren die door baryon-akoestische oscillaties in het vroege heelal was bedrukt. Geluidsgolven verspreiden zich met de tijd naar buiten, zoals rimpelingen die zich in een vijver verspreiden, en worden aangegeven door een grootschalig clustersignaal in de posities van sterrenstelsels ten opzichte van elkaar (zie onderstaande afbeelding). Door dit signaal op verschillende tijdstippen te analyseren, is het mogelijk om het gedrag van de mysterieuze 'donkere energie' te bestuderen die de versnelde uitdijing van het universum veroorzaakt.
In de eindresultaten van BOSS hebben honderden wetenschappers in de internationale samenwerking deze schaal met ongekende precisie gemeten. Ashley Ross van de Ohio State University presenteerde met name resultaten die de kracht aantoonden van het combineren van een analyse van de transversale en gezichtslijnverdelingen van sterrenstelsels. In een paper van Eric Aubourg en medewerkers maten BOSS-astronomen de kosmische afstandsschaal van sterrenstelsels in het 'lokale' universum en van quasars in het afstandsuniversum met indrukwekkend kleine systematische fouten - op minder dan het 1% -niveau - in combinatie met kosmische microgolven achtergrondbeperkingen. Hun kosmologische analyse levert een meting op van de Hubble-constante en van de materiedichtheid van het universum in overeenstemming met een 'platte' koude donkere materie-kosmologie met een kosmologische constante (zie hieronder). Kosmologische modellen, waaronder kromming, evoluerende donkere energie of massieve neutrino's, worden niet volledig uitgesloten, maar worden minder ondersteund door de gegevens dan voorheen. Andere resultaten van de samenwerking worden de komende maanden ter publicatie aangeboden.
De BOSS-dataset "vertegenwoordigt de gouden standaard bij het in kaart brengen van het netwerk van sterrenstelsels dat de grootschalige structuur van het heelal omvat ... De gegevens stellen ons in staat om, met meer precisie dan ooit tevoren, de aanwezigheid van donkere energie, het gedrag van de zwaartekracht te traceren op kosmische schalen en het effect van massieve neutrino's ', zegt Chris Blake van Swinburne University, niet gelieerd aan de samenwerking.
Waar gaat het BOSS-team vanaf hier naartoe? De samenwerking is begonnen met werken aan SDSS-IV, waarvan de zesjarige missie een ambitieuze uitgebreide BOSS (eBOSS) -enquête omvat. Volgens eBOSS Targeting Coordinator Jeremy Tinker van de New York University, zullen eBOSS-waarnemingen van meer dan 700.000 quasars de afstandsschaal precies meten "bij een veel hoger roodverschuivingsregime dat niet wordt gedekt door de huidige grootschalige onderzoeken."
U kunt meer lezen over BOSS en updates over de drie andere componenten van de SDSS in ons vorige artikel hier.
SDSS-website
(Volledige openbaarmaking: Ramin Skibba was in 2010-2012 lid geweest van de BOSS-samenwerking.)
