I Kina studeras miljoner galaxer med syfte att förstå hur universum började

 

Ett forskarlag i Kina  har analyserat mer än en miljon galaxer för att leta efter ursprunget till dagens kosmiska strukturer rapporteras i en ny studie publicerad i Physical Review D.

Fram till idag har noggranna observationer och analyser av den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) och den storskaliga strukturen (LSS) lett till upprättande av universums standardramverk för att förklara hur allt är. Den så kallade ΛCDM-modellen, där kall mörk materia (CDM) och mörk energi (den kosmologiska konstanten, Λ) är viktiga egenskaper. 

Modellen i visar att ursprungliga fluktuationer (små rörelser) genererades under universums första tid och fungerade som början till skapelsen av allt som finns i universum i dag ex stjärnor, galaxer, galaxhopar och deras rumsliga fördelning i rymden.

Fast fluktuationerna var mycket små när de genereras, växte dessa (rörelser, min misstanke är beroende av en allt starkare gravitation) med tiden på grund av gravitation och bildade så småningom områden av mörk materia likt en halo. Därefter kolliderade olika halos upprepade gånger och smälte samman med varandra vilket ledde till bildandet av exempelvis galaxer bestående av materia och mörk materia.

Eftersom den rumsliga fördelningen av galaxer är starkt influerad av de ursprungliga fluktuationerna som skapade dem har statistiska analyser av galaxfördelningar aktivt utförts för att observationsmässigt utforska de ursprungliga fluktuationernas natur bakåt i tiden (determinism är ett bra begrepp). Utöver detta återspeglar det rumsliga mönstret av galaxformer fördelade över ett stort område av universum också karaktären hos de underliggande ursprungliga fluktuationerna.

En grupp forskare under ledning av doktorand TToshiki Kurita vid Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) graduate student Toshiki Kurita (currently a postdoctoral researcher at the Max Planck Institute for Astrophysics) och Kavli IPMU Professor Masahiro Takada som utvecklade en metod för att mäta effektspektrumet av galaxformer som extraherar, viktig statistisk information från galaxformmönster genom att kombinera spektroskopiska data över galaxernas rumsliga fördelning och avbildning inklusive data från enskilda galaxformationer.

Forskarna analyserade samtidigt den rumsliga fördelningen och formmönstret från cirka en miljon galaxer i Sloan Digital Sky Survey (SDSS) världens största kartläggning av galaxer idag.

De fann en statistiskt signifikant orientering av två galaxers former som ligger mer än 100 miljoner ljusår från varandra. Resultatet visade att det finns korrelationer mellan avlägsna galaxer vars bildningsprocesser till synes är oberoende och kausalt orelaterade. I forskningen kunde man begränsa egenskaperna hos de ursprungliga fluktuationerna genom statistisk analys av "formerna" hos många galaxer som erhållits i storskaliga strukturdata. Det finns få prejudikat av forskning som använt galaxformer för att utforska fysiken i det tidiga universum och forskningsprocessen inklusive konstruktionen av idén och utvecklingen av analysmetod till den faktiska dataanalysen, vilket nu gjordes och blev till en serie av försök och misstag.

”På grund av det ställdes jag inför många utmaningar. Men jag är glad att jag kunde åstadkomma dem under min doktorandutbildning. Jag tror att denna prestation kommer att vara det första steget för att öppna upp ett nytt forskningsfält inom kosmologi, utgående från galaxformer”, beskriver Kurita.

Metoderna och resultaten från denna studie gör det möjligt för forskare att i framtiden ytterligare testa inflationsteorin. 

Bild flickr.com

Plasma-filled cosmos (inflationsteorin)

 

Den kosmiska mikrovågsbakgrunden i universum anses vara överbliven strålning från Big Bang från då universum började eller kom till ur ingenting. Vid Big Bang skedde enligt teorin en snabb inflation och expansion. En expansion som ökar än i dag i alla riktningar i rummet och därmed utvidgar universum till att bli större och större. I detta representeras värmen från Big Bang från mikrovågsstrålningen (bakgrundsstrålningen).

 

Man kan inte se mikrovågsstrålning  (CMB)  med blotta ögat. Men den finns överallt i universum. Osynlig men närvarande. Då det är så kallt minus -273.15 grader Celsius i universum innebär det att universums mikrovågsstrålning mest är synlig i det elektromagnetiska spektrumet.

Astronomer har observerat att temperaturen i den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) är  jämn och enhetlig. Temperatur kan bli enhetlig (likartad) endast om avlägsna delar av universum kan interagera med varandra och utbyta energi. De snabbaste interaktionerna sker som vi vet med ljusets hastighet (inget kan färdas snabbare än ljuset inte enligt dagens fysik).

Men när CMB-strålningen upptäcktes ansågs två regioner som är långt ifrån varandra i rymden idag ha separerats temperaturmässigt genom sitt större avstånd över tid sedan BigBang genom begränsningen av ljusets hastighet. Vilket ej skett utan temperaturen är likartad oberoende av avstånd vilket forskare sett svårförståeligt utifrån  förklaring av dagens fysik.

 Inflationsteorin utarbetades vilken förklarar detta genom att säga att strax efter Big Bang expanderade universum enormt på mycket kort tid. Expansionen innebar att universum växte i storlek från en submikroskopisk storlek till storleken på en golfboll på 10-35 sekunder och fortsatte vidare och gör så än i dag. Således är regioner som en gång var i kontakt med varandra nu långt ifrån varandra i universum. Enligt en liknelse skulle det kunna förklaras som om du och din vän kunde blanda era koppar med te från samma kanna medan ni fortfarande var i kontakt med varandra och då få samma temperatur i era koppar. Men skulle ni komma långt från varandra och tiden går skulle era koppar likväl ha samma temperatur på teet. Detta är vad man ser i universum då det gäller bakgrundsstrålningen. Man får lite tankar till kvarkvärlden där en kvark reagerar på om något sker med en kvark oberoende av avståndet mellan dessa.

 

Efter inflationen fortsatte universums expansion men i långsammare takt (? Jag undrar vad som menas med detta då all forskning visar en fortsatt ökningstakt av expansionshastigheten). När rymden expanderade svalnade universum och därefter bildades protoner och neutroner som i sig bildade materia.

 

Inflationsteorin förutspår hur stjärnor och galaxer bildades i universum. Vårt universum skulle ha varit mikroskopiskt i storlek före inflationen och  skillnader i densitete av materia skulle  sträckas ut av inflationen. Efter inflationen skulle dessa skillnader i densiteten i materia vara svaga, men med tiden skulle de något övertäta regionerna locka till sig närliggande materia genom tyngdkraften (gravitationen). Detta skulle då påbörjat den gradvisa processen av galaxbildning. Inflationsteorin förklarar därmed varför CMB är så nästintill enhetlig och även hur galaxer, stjärnor, planeter och människor kom att bli till.

Obs denna teori är bara en av de  teorier som finns om universum och dess tillblivelse (min anm.)Konkret då expansionen sker i utrymme som efterhand skapas är allt lika och kan genom detta förklara varför temperaturskillnader inte finns på mikrovågsstrålningen. Tänk på den absoluta nollpunkten den är lika överallt där inget stör som planeter eller stjärnors ytor och direkta omgivning.

Bild pixabay.com Kan vi finnas i en bubbla av en storlek så liten att vi inte kan förstå det tillsammans med andra mikrouniversum? Microuniversum som bubblar i en oändlighet i ett okänt gränslöst medium.