Khảo sát Năng lượng Tối (DES) sử dụng các mô hình trong cấu trúc vũ trụ vĩ mô được thấy trong sự phân bố không gian của hàng tỷ thiên hà để khám phá bản chất của "năng lượng tối", nguyên nhân có khả năng xảy ra nhất gây ra sự giãn nở nhanh chóng của Vũ trụ. Kể từ khi bắt đầu vào năm 2013, Khảo sát năng lượng tối đã lập bản đồ hơn 10 phần trăm bầu trời bằng máy ảnh kỹ thuật số 570 triệu pixel và năm bộ lọc cung cấp màu sắc thiên hà để ước tính khoảng cách dịch chuyển đỏ. Các nhà thiên văn học tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian là một phần của nhóm hơn 400 nhà khoa học ở bảy quốc gia đang nghiên cứu năng lượng tối, nhóm đã công bố bộ dữ liệu đầu tiên vào năm ngoái.
Các khoảng trống vũ trụ chiếm phần lớn thể tích của Vũ trụ, và không giống như các cụm thiên hà và các cấu trúc dày đặc khác chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của lực hấp dẫn, chưa kể đến các quá trình liên quan đến sự hình thành thiên hà, các khoảng trống này là vùng có mật độ thấp nhất trong Vũ trụ với động lực học tương đối đơn giản, khiến chúng đặc biệt đơn giản để hạn chế các thông số vũ trụ học. Các nhà thiên văn học tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard Smithsonian đã phân tích dữ liệu đầu tiên được công bố với mục tiêu mô tả mối quan hệ giữa khối lượng và ánh sáng xung quanh các khoảng không vũ trụ. Các nhà khoa học đã sử dụng mô hình thống kê để phân tích sự phân bố hai chiều và ba chiều của các thiên hà.
Kết quả sau thu được bằng cách tính khoảng cách thiên hà từ độ dịch chuyển đỏ quang trắc. Nghiên cứu phát hiện ra rằng hai phương pháp này phù hợp với nhau và với các mô hình trong đó tính chất vật lý của môi trường chân không rất đơn giản và lượng ánh sáng phát ra tỷ lệ thuận với khối lượng của nó. Các khoảng trống có đường kính từ 100 triệu đến 600 triệu năm ánh sáng là vừa đủ để thử nghiệm khối lượng trên ánh sáng vượt quá 10%. Với những quan sát tiên tiến hơn trong tương lai, các số liệu thống kê được cải thiện sẽ cho phép thực hiện các thử nghiệm tính nhất quán mới hữu ích về lực hấp dẫn, thuyết tương đối rộng và các kịch bản vật chất tối.
Khối lượng của các khoảng trống vũ trụ và hình dạng của các thiên hà là gì? Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hai phương pháp để trích xuất các khoảng trống trong mẫu thiên hà dịch chuyển đỏ trong một năm từ Khảo sát năng lượng tối (DES) để giải quyết câu hỏi này. Sử dụng phân bố 2D hoặc sử dụng phân bố 3D của các thiên hà dựa trên độ dịch chuyển đỏ quang trắc để xác định các khoảng trống. Đối với cấu hình khối lượng, nghiên cứu đo cấu hình cắt tiếp tuyến của các thiên hà nền để suy ra mật độ khối lượng bề mặt dư thừa. Đối với cả hai mẫu rỗng, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu đo được dao động từ 10,7 đến 14,0. Phân bố mật độ ba chiều của chúng được suy ra bằng cách lắp mô hình dựa trên mô phỏng N-body và thấy rằng bán kính lỗ rỗng trong phạm vi 15-85MPC có độ đồng nhất tốt.
Bằng cách so sánh với hình bóng thiên hà, mối quan hệ giữa khối lượng và ánh sáng có thể được kiểm tra ở mức 10%, đây là bài kiểm tra nghiêm ngặt nhất từ trước đến nay. Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng hình dạng của hai đường đồng mức rất giống nhau và mối quan hệ tuyến tính giữa khối lượng và ánh sáng là nhất quán cả bên trong và bên ngoài bán kính khoảng trống. Chúng tôi xác thực phân tích của mình với sự trợ giúp của danh mục sao mô phỏng và ước tính tác động của độ không chắc chắn về dịch chuyển đỏ quang trắc lên các phép đo. Phương pháp này có thể được sử dụng cho các ứng dụng vũ trụ học, bao gồm các thử nghiệm hấp dẫn sử dụng khoảng trống. Điều này đặc biệt hứa hẹn khi các cấu hình thấu kính hấp dẫn được kết hợp với các phép đo quang phổ về động lực học của khoảng không thông qua các biến dạng không gian dịch chuyển đỏ.
Bokeyuan｜www.bokeyuan.net
Công viên Boco | Nghiên cứu/Từ: Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard Smithsonian
Tạp chí tham khảo Thông báo hàng tháng của Hội Thiên văn học Hoàng gia
DOI: 10.1093/mnras/stz2805
BoKeYuan｜Khoa học, công nghệ, nghiên cứu, khoa học phổ thông
