Rezumat: Universul este plin de miliarde de galaxii – dar distributia lor in spatiu este departe de a fi uniforma. De ce vedem atat de multa structura in univers astazi si cum s-a format si s-a dezvoltat totul? Un sondaj efectuat pe parcursul a 10 ani pe zeci de mii de galaxii a oferit o noua abordare pentru a raspunde acestui mister fundamental.

Universul este plin de miliarde de galaxii – dar distributia lor în spatiu este departe de a fi uniforma. De ce vedem atat de multa structura in univers astazi si cum s-a format si s-a dezvoltat totul?

Un sondaj efectuat pe parcursul a 10 ani pe zeci de mii de galaxii, realizat cu ajutorul telescopului Magellan Baade de la Observatorul Las Campanas din Carnegie in Chile a oferit o noua abordare pentru a răspunde acestui mister fundamental. Rezultatele, conduse de Daniel Kelson de Carnegie, sunt publicate in revista stiintifica Monthly Notices a Societatii Astronomice Regale.

„Cum descrieti inefabilul?” intreaba Kelson. „Prin adoptarea unei abordari cu totul noi a problemei”.

„Tactica noastră ofera perspective noi si intuitive despre modul în care gravitatia a condus la cresterea structurii inca din cele mai vechi timpuri”, a declarat coautorul Andrew Benson. „Acesta este un test direct, bazat pe observatie, al unuia dintre pilonii cosmologiei”.

Sondajul Redshift Carnegie-Spitzer-IMACS a fost conceput pentru a studia relatia dintre cresterea galaxiilor si mediul inconjurator in ultimii 9 miliarde de ani, cand au fost definite aparitiile galaxiilor moderne.

Primele galaxii s-au format la cateva sute de milioane de ani dupa Big Bang, care a inceput universul ca o ciorba fierbinte si moale de particule extrem de energice. Pe masura ce acest material s-a extins spre exterior de la explozia initiala, acesta s-a racit, iar particulele s-au amestecat in gaz hidrogen neutru. Unele zone erau mai dense decat altele si, in cele din urma, gravitatia lor a depasit traiectoria exterioara a universului, iar materialul s-a prabusit spre interior, formand primele aglomeratii de structura din cosmos.

Diferentele de densitate care au permis atat structurilor mari cat si mici sa se formeze in unele locuri si nu in altele au reprezentat mult timp un subiect fascinant. Dar pana acum, abilitatile astronomilor de a modela modul in care structura a crescut in univers in ultimii 13 miliarde de ani s-au confruntat cu limitari matematice.

„Interactiunile gravitationale care apar intre toate particulele din univers sunt prea complexe pentru a fi explicate cu ajutorul matematicii simple”, a spus Benson.

Asadar, astronomii au folosit aproximatii matematice – care au compromis acuratetea modelelor lor – sau simulari mari de computer care modeleaza numeric toate interactiunile dintre galaxii, dar nu toate interactiunile care au loc intre toate particulele, ceea ce a fost considerat prea complicat.

„Un obiectiv cheie al sondajului nostru a fost numararea masei prezente in stele gasite intr-o selectie enorma de galaxii indepartate si apoi utilizarea acestor informaaii pentru a formula o noua abordare pentru a intelege modul in care structura s-a format in univers”, a explicat Kelson.

Echipa de cercetare – din care faceau parte, de asemenea, si Louis Abramson, Carnegie, Shannon Patel, Stephen Shectman, Alan Dressler, Patrick McCarthy si John S. Mulchaey, precum si Rik Williams, acum parte a Uber Technologies – a demonstrat pentru prima data ca dezvoltarea din proto-structuri individuale poate fi calculata si apoi estimata in medie pe tot spatiul.

Facand acest lucru, s-a aratat ca aglomeratiile mai dense au crescut mai repede, iar grupurile mai putin dense au crescut mai lent.

Au fost apoi capabili sa puna lucrurile cap la cap si sa determine distributiile initiale si ritmurile de crestere ale fluctuatiilor densitate, care ar deveni in cele din urma structuri la scara larga care au determinat distributiile galaxiilor pe care le vedem astazi.

In esenta, munca lor a explicat intr-un mod simplu, dar precis, de ce si cum fluctuatiile densitatii se dezvolta asa in universul real, precum si in lucrarea bazata pe calcul care sta la baza intelegerii inceputului universului.

„Si este atat de simplu, cu o adevarata eleganta”, a adaugat Kelson.

Descoperirile nu ar fi fost posibile fara alocarea unui numar extraordinar de nopti de observare la Las Campanas.

„Multe institutii nu ar fi avut capacitatea de a-si asuma un proiect din acest domeniu”, a declarat directorul Observatorilor, John Mulchaey. „Dar, datorita Telescopurilor noastre Magellan, am putut sa executam acest sondaj si sa cream aceasta abordare inedita pentru a raspunde la o intrebare clasica”.

„De aia nu exista nici o indoiala ca acest proiect a necesitat resursele unei institutii precum Carnegie, munca noastra nu s-ar fi putut intampla fara numarul extraordinar de imagini in infrarosu suplimentare pe care am putut sa le obtinem la Kitt Peak si Cerro Tololo, ambele parte din Laboratorul National de Cercetare a Astronomiei an Optică-Infrarou al NSF „, a adaugat Kelson.

Sursa: Institutul Carnegie pentru Stiinta