Naukowcy opracowali sposób umożliwiający wykorzystanie ekstremalnie nikłego światła emitowanego przez galaktyki oddalone o nawet i 10,8 miliarda lat świetlnych do stworzenia najdokładniejszych map wizualizujących „młodzieńcze” oblicze Wszechświata.

Wizualizacja odległego o 10,8 mld lat świetlnych Wszechświata. Niebieski dym - wodór, żółte strzałki określają kierunek chronologiczny

Wizualizacja odległego o 10,8 mld lat świetlnych Wszechświata. Niebieski dym – wodór, żółte strzałki określają kierunek chronologiczny

– To w gruncie rzeczy dość dziwaczna mapa, niekoniecznie nawet trójwymiarowa – przyznaje pracujący w Lawrence Berkeley National, David Schlegel. – Dostarcza informacji o ukształtowaniu i natężeniu wodoru na tylko na obserwowanym przez nas odcinku, nie w całym kosmosie – dodaje.

 

Niekompletnie dokładna

Dokładne objaśnienia wszystkich procesów zostaną wytłuszczone na łamach przyszłego wydania magazynu „Astrophysical Journal Letters”.

Autorami są naukowcy z niemieckiego Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka, którymi kierował Khee-Gan Lee oraz eksperci pracujący w Lawrence Berkeley National Laboratory (w skrócie Berkeley Lab) i Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley (w skrócie UC Berkeley).

– Problem polega na tym, że nie potrafimy zobrazować tego, co jest pomiędzy kwazarami kształtującymi opary wodoru. Umiemy tylko przedstawić kształty formujące się wzdłuż wektorów (żółtych strzałek na mapie – red.).

 

Przyszła wizja przeszłości

Artystyczna wizualizacja bazuje na rozwiązaniach zbliżonych do tomografii wykonywanej metodą Lyman-alpha. Żółte strzałki przedstawiają kierunek chronologiczny, miejscami pokrywając się z wysuniętymi na pierwszy plan niebieskimi „oparami” wodorowego gazu. Kształt błękitnych smug warunkuje oddziaływanie kwazarów, emitujących fale elektromagnetyczne.

Kształtowany przez oddziaływanie fal elektromagnetycznych wodór (jako gaz) unoszący się w kosmosie

Kształtowany przez oddziaływanie fal elektromagnetycznych wodór (jako gaz) unoszący się w kosmosie

 

Odległa niewiadoma

– Do tej pory nikt nie był pewien, czy galaktyki oddalone o 10 mld lat świetlnych emitują ilość światła widzialnego w stopniu dostatecznym do obserwacji – podkreślił Schlegel. – Tymczasem od początku roku zespoły badaczy spędziły wiele godzin przy teleskopach, wykorzystując każdy „przełom” w chmurach. Udało się zgromadzić w sumie aż 4 godziny danych obserwacyjnych.

To okazało się sukcesem jedynie w połowie. – Nigdy wcześniej nie mieliśmy do czynienia z tego typu pomiarami. Musieliśmy opracować zupełnie nowe algorytmy, które zdołałyby to przetworzyć – wyjaśnił naukowiec.

Szkielety i modyfikacje

Szkielet skończonego ciągu czynności zdefiniowanych,koniecznych do wykonania obliczeń, dostarczył właśnie Schlegel. Natomiast współpracujący z nim Casey Stark i Martin White z UC Berkeley zmodyfikowali istniejący już algorytm znany jako filtr Wienera.

Opracowany program przetwarza w stosunkowo niedługim czasie ogromną ilość danych, generując finalnie przejrzystą i czytelną mapę obszarów znajdujących się miliardy lat świetlnych od nas.

Portret nastolatka

– Wizualizacje tak młodego Wszechświata umożliwia potencjał drzemiący w Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) – wyjaśnia David Schlegel. Zdaniem pracowników Berkeley Lab DESI stanowi gwarant jako źródło generujące najbardziej kompletne mapy kosmosu.

Informacje zebrane podczas obserwacji po zestawieniu z pomiarami zmiennego i różnego stężenia wodoru mogą zaowocować niezwykle precyzyjnym obrazem pozbawionym niewiadomych.

Istotnym elementem są tutaj zarejestrowane zmiany stężenia wodoru – z niewielkiego do wysokiego – na tle tzw. ciemnej materii. Tym mianem określa się nieemitującą i nieodbijającą promieniowania elektromagnetycznego hipotetycznie istniejącą materię, w jakiej „pływają” planety, gwiazdy czy komety.

Coraz dalszy „rzut okiem”

Pierwsza trójwymiarowa mapa została opracowana na podstawie danych zebranych przez Sloan Digital Sky Survey (SDSS), który pozyskiwał je od 1998 roku. Lata obserwacji kosmosu umożliwiły opracowanie mapy obrazującej najbliższe nam, czyli oddalone o około miliard lat świetlnych, galaktyki.

Po ostatniej modernizacji teleskopów możliwe stało się zobrazowanie mapy obiektów oddalonych o 6 mld lat świetlnych. Ta mapa jednak, zauważa Schlegel, jest niekompletna ze względu na liczne „puste pola” – obszary o których dane były niekompletne lub zerowe.

Naukowiec zaznacza, że kolejną generacją będą mapy opracowywane przez projekt DESI z operacji zaplanowanej na 2018 rok. Zacznie wówczas gromadzić w swojej bazie 10 razy więcej informacji niż SDSS „spoglądając” o 10 miliardów lat dalej niż reszta nie tracąc nic na swojej ostrości.

 

Polecane: