Het Big Bang-fossiel heeft een diameter van een miljard lichtjaren!

Het was in september 2014 dat de ontdekking werd aangekondigd Laniakia (“Onmetelijke hemel” of “Immense hemelse horizon”, in het Hawaïaans), a SupermassiefSupermassief (super ingesteld, In het Engels) van SterrenstelselsSterrenstelsels Inclusief Maagd-supergroep waarvan MelkwegMelkweg. Dat zijn we verschuldigd aan een internationaal team vanAstronomie wetenschappersAstronomie wetenschappers Brent Tully, van de Universiteit van Hawaï in Manoa, Hélène Courtois, van de Universiteit van Leon I, Yehuda Hoffman, van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem, en Daniel Bomarede, van de CEA.

Richard Brent Tully had al naam gemaakt door samen met J. Richard Fisher een relatie te ontdekken die het mogelijk maakte de afstand van een Spiraalvormig sterrenstelselSpiraalvormig sterrenstelselHet is een experimentele methode die tegenwoordig internationaal bekend staat als de Tully-Fisher-wet. De Amerikaanse onderzoeker publiceerde vandaag een nieuw artikel in Astrofysisch tijdschrift Met Daniel Bomarede en hun Australische collega Colan Howlett.

De drie mannen maakten hun ontdekking negen jaar later bekend Hollelanaeen term afkomstig van zingenzingen Hawaiiaanse creatie, de ComolepoWat de oorsprong van de wereld oproept. Het is een van de grote bouwwerken inwezenwezen Opmerkelijke combinatie Cluster van sterrenstelselsCluster van sterrenstelsels. In dit geval een soort bolvormige schaal met een volume van ongeveer een miljardLichtjaarLichtjaar In de diameter waar er een grotere dichtheid aan clusters van sterrenstelsels is met de Bouvier-supercluster in het midden (schoenenin het Engels) op een afstand van 820 miljoen lichtjaar van de Melkweg.

Voorspelling voor een halve eeuw

Dit is de eerste keer dat we een veld van dit type rechtstreeks hebben gedemonstreerd door de afstanden en snelheden van sterrenstelsels te meten om ze in kaart te brengen. UniversumUniversum Kan worden opgemerkt. Het is echter een voorbeeld van een structuur die al indirect ontdekt is door het uitvoeren van wetenschappelijke analyses van wat wij statistische correlaties noemen in MonstersMonsters Populaties van sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels. Deze bolvormige structuren zijn manifestaties van zogenaamde baryonische akoestische golven, of BAO (Baryon-akoestische oscillaties).

Zoals Daniel Bomarede uitlegt TwitterenTwitterenDeze galactische bubbels werden bijna 50 jaar geleden voorspeld door Nobelprijswinnaar natuurkunde James Peebles. Maar in feite waren deze resultaten al halverwege de jaren zestig voorspeld als onderdeel van wat Andrei Sacharov de koude oerknaltheorie noemde, een paar jaar vóór Peebles. Tegenwoordig verwijzen we alleen naar het werk van de Nobelprijswinnaar samen met een van zijn collega’s als het betrekking heeft op een theorie de grote explosiede grote explosie Hot, dat is de ultieme prestatie van Standaardmodel van de kosmologieStandaardmodel van de kosmologiewaarvoor ‘misschien’ niet het geval is Zwarte kernZwarte kern Ook niet wieDonkere energieDonkere energie.

Vooral BAO’s zijn een fenomeen dat kosmologen al jaren gebruiken om parameters van het standaardmodel van de kosmologie te meten, zoals de constante van Hubble-Lemaitre, de kromming van het universum of zelfs donkere energie. We kunnen ervan uitgaan dat Ho’oleilana een soort is van FossielFossiel De oerknal, hoewel deze op de een of andere manier destijds ongeveer 380.000 jaar later ontstond Fossiele stralingFossiele straling werd uitgegeven.

Nu we dit punt hebben bereikt, heeft de lezer zich ongetwijfeld al een tijdje afgevraagd wat deze baryonische akoestische oscillaties, zoals ze soms worden genoemd, zijn.

Volgens het Standaardmodel ontstaan ​​tijdens de oerknal kwantumfluctuaties in de materiedichtheid die ervoor zorgen dat de concentraties van donkere materie snel instorten. Deze concentraties trekken gewone baryonische materie aan die bestaat uit protonen en neutronen, maar in tegenstelling tot donkere materie zijn deze baryonen gevoelig voor de elektromagnetische kracht, zodat het fotonengas dat alle materie overspoelt zijn druk op de baryonische materie weerstaat. Er ontstaan ​​dan bolvormige geluidsgolven die zich voortplanten, net als golven rond de inslagpunten van regendruppels in een vijver, zoals weergegeven in deze animatie. Deze golven overlappen elkaar, maar wanneer tijdens recombinatie atomen worden gevormd, bestaat de stralingsdruk niet meer en bevriezen de materiebellen. Nou ja, bijna, omdat de uitbreiding van de ruimte ervoor zal zorgen dat deze uitbreidt. © Castro

BAO’s, geluidsgolven met de helft van de lichtsnelheid

Na het begin van het zichtbare universum en in ieder geval voor enige tijd NucleosyntheseNucleosynthese Primal, op slechts een paar minuten van het legendarische Planck-tijdPlanck-tijdHet universum is een mengsel van gekoppelde baryonen FotonenFotonenDouche zit er al in ThemaThema zwart.

Vervolgens worden fluctuaties in de dichtheid van donkere materie gegenereerd GeluidsgolvenGeluidsgolven Bolvormige objecten bewegen zich met ongeveer de helft van de lichtsnelheid weg van gebieden met een overmatige dichtheid van donkere materie. In één keer Zet het weer in elkaarZet het weer in elkaartoen de eerste AtomenAtomen Neutrale golven verschijnen 380.000 jaar na de oerknal, licht wordt gescheiden van baryonische materie en de voorkant van deze geluidsgolven, aangedreven door de stroom fotonen, is tijdelijk bevroren.

Als resultaat hiervan vormen zich in het waarneembare heelal gebieden met een overmatige dichtheid van gewone materievormende schillen (waarvan de diameter wordt bepaald door de snelheid van geluidsgolven die worden gegenereerd door akoestische oscillaties). Deze regio’s zullen onderscheidende plaatsen zijn waar sterrenstelsels zich kunnen vormen en zich kunnen ophopen in de vorm van clusters. Later zal de steeds dominantere aanwezigheid van donkere energie (wat de eerste miljard jaar niet het geval was) de groeisnelheid van clusters van sterrenstelsels beïnvloeden.

Ten eerste, als we een groot aantal sterrenstelsels beschouwen die aanwezig zijn op het oppervlak van een bol, gecentreerd door de waarnemer van de aarde (en dus op hetzelfde moment in de geschiedenis van het universum en op dezelfde afstand van ons voor elk sterrenstelsel) en als we meten de afstanden tussen twee paren, een overschot van deze paren verschijnt voor een gerelateerde afstandswaarde. Met de waarde van de materieschillen waar we het eerder over hadden, zoals weergegeven in de video hierboven.

Uitstekende weergave voor BAO’s. Voor een redelijk nauwkeurige Franse vertaling klikt u rechtsonder op het witte rechthoekje. De Engelse vertaling zou hierna moeten verschijnen. Klik vervolgens op de moer rechts van de rechthoek, vervolgens op ‘Vertalingen’ en ten slotte op ‘Automatisch vertalen’. Selecteer “Frans”. © PBS RuimteTijd

Sleutel tot het bestuderen van donkere energie

We hebben dan een soort standaardschaal waarvan de intrinsieke lengte bekend is in een bepaalde periode van de kosmische geschiedenis. Door de schijnbare waarde van deze lengte voor ons te meten, kunnen we de absolute afstand afleiden. Als we verschillende spectrale verschuivingen meten, kunnen we een curve tekenen die kosmische afstand, spectrale verschuiving en metingen van afstand en tijd met elkaar verbindt, waardoor het mogelijk wordt de snelheid van de ruimte-uitbreiding op een bepaalde datum te schatten. Ze speelt dit spel, maar met… helderheidhelderheid Duidelijke helderheidsnormen – wat zijn dat? Supernova’sSupernova’s SN Ia – We hebben zojuist de versnelde uitdijing van de ruimte in de afgelopen paar miljard jaar ontdekt.

Afhankelijk van welk kosmologisch model we beschouwen, met of zonder donkere energie, is het echter het laatste of niet Kosmologische constanteKosmologische constante, krijgen we niet dezelfde curve. Op dezelfde manier is de groeisnelheid van clusters van sterrenstelsels niet hetzelfde. Het is daarom, naast supernovae, een tweede manier om het bestaan ​​van donkere energie te bewijzen en de aard ervan te onderzoeken.

De BAO en Ho’oleilana. © Danielle Bomarede

Tot zover de theorie over Hula’ilana, maar wat de praktijk betreft: deze ontdekking is het nieuwste resultaat van een programma dat eind jaren 2000 werd gelanceerd door Helen Courtois en Brent Tully onder de naam “Cosmic Flows”. De eerste was gebaseerd op een catalogus van snelheden van 1.700 sterrenstelsels, maar door de jaren heen zijn we van Cosmicflows-1 naar Cosmicflows-1 gegaan. Kosmische stromen-4 Met 30.000 sterrenstelsels. Daniël Bomarede is ” Verantwoordelijk voor mapping, 3D en interactieve Cosmicflows catalogi sinds 2010.” Zoals beschreven in het persbericht van de CEA, dat eindigde met de volgende verklaringen:

” Ho’oleilana heeft de geometrische kenmerken van een theoretisch verwachte akoestische baryondrilling, inclusief het uitsteeksel van een rijke supercluster in het midden, maar hij steekt sterker uit dan verwacht. Ho’oleilana is iets groter dan verwacht en Hubble-constanteHubble-constante Wat we uit de omvang ervan kunnen afleiden komt overeen met metingen in het plaatselijke universum (supernova’s, CepheïdenCepheïden…) en in spanning met metingen in het verre heelal (Planck met CMB, SDSS en…) QuasarsQuasars…).

Meer diepgaande toekomstige gegevens, zoals die van Spectroscopie-instrument voor donkere energie (Desi) of 4MEEST Hemisferische enquête Het zou het mogelijk kunnen maken soortgelijke structuren elders in het nabije heelal te ontdekken. Onderzoekers zullen deze gegevens gebruiken om andere details over Ho’oleilana, de BAO en de uitdijingssnelheid van het universum te bestuderen en te bevestigen. »

Laten we niet vergeten dat er in de kosmologie een spanning bestaat tussen de twee belangrijkste metingen van de constante van Hubble-Lemaitre.

In februari 2023 kwam Daniel Bomarede, een kosmoloog bij CEA, naar CentraleSupélec om te praten over zijn onderzoekswerk aan gigantische clusters van sterrenstelsels. © CosmiCS, Centrale Subelec Astronomieclub