Институт физики и математики Вселенной Кавли Токийского университета
Группа исследователей под руководством тогдашнего аспиранта Института физики и математики Вселенной Кавли (ИПМУ Кавли) Тошики Курита (в настоящее время научный сотрудник Института астрофизики Макса Планка) и профессора ИПМУ Кавли Масахиро Такада разработал метод измерения спектра мощности форм галактик, который извлекает ключевую статистическую информацию из моделей формы галактик путем объединения спектроскопических данных пространственного распределения галактик и данных изображений отдельных форм галактик.
Исследователи одновременно проанализировали пространственное распределение и структуру примерно 1 миллиона галактик из Слоановского цифрового обзора неба (SDSS), крупнейшего в мире исследования галактик на сегодняшний день.
В результате они успешно ограничили статистические свойства первичных флуктуаций, которые положили начало формированию структуры всей Вселенной.
Они обнаружили статистически значимое совпадение ориентаций форм двух галактик, находящихся на расстоянии более 100 миллионов световых лет друг от друга (рис. 3). Их результат показал, что корреляции существуют между далекими галактиками, процессы формирования которых, по-видимому, независимы и причинно не связаны.
Рисунок 3: Синие точки и полосы ошибок — это значения спектра мощности формы галактики. Вертикальная ось соответствует силе корреляции между формами двух галактик, т. е. совпадению ориентаций форм галактик. Горизонтальная ось представляет расстояние между двумя галактиками, а левая (правая) ось представляет корреляцию между более далекими (ближними) галактиками. Серые точки указывают на нефизические видимые корреляции. Тот факт, что это значение равно нулю в пределах погрешности, как и ожидалось, подтверждает, что синие измеренные точки действительно являются сигналами астрофизического происхождения. Черная кривая — это теоретическая кривая самой стандартной инфляционной модели, и она хорошо согласуется с фактическими данными. Кредит: Курита и Такада
«В этом исследовании нам удалось наложить ограничения на свойства первичных флуктуаций посредством статистического анализа «форм» многочисленных галактик, полученных на основе крупномасштабных структурных данных. Существует мало прецедентов исследований, в которых формы галактик используются для изучения физики ранней Вселенной, и процесс исследования, от построения идеи и разработки методов анализа до фактического анализа данных, представлял собой серию проб и ошибок.
«Из-за этого я столкнулся со многими проблемами. Но я рад, что смог реализовать их во время учебы в докторантуре. Я считаю, что это достижение станет первым шагом к открытию новой области исследований в космологии с использованием форм галактик.» — сказал Курита.
Более того, детальное исследование этих корреляций подтвердило, что они согласуются с корреляциями, предсказанными инфляцией, и не демонстрируют негауссовых особенностей первичного колебания.
«Это исследование является результатом докторской диссертации Тошики. Это замечательное исследовательское достижение: мы разработали метод проверки космологической модели с использованием формы и распределения галактик, применили его к данным, а затем проверили физику инфляции. Это была тема исследования, которой никто никогда раньше не занимался, но он выполнил все три этапа: теорию, измерение и применение. Поздравляем! Я очень горжусь тем, что нам удалось сделать все три шага. К сожалению, я не сделал великого открытия, обнаружив новую физику инфляции, но мы проложили путь для будущих исследований. Мы можем рассчитывать на открытие дальнейших областей исследований с использованием спектрографа Subaru Prime Focus.» — сказал Такада.
Методы и результаты этого исследования позволят исследователям в будущем продолжить проверку теории инфляции.
Информация от: Институтом физики и математики Вселенной Кавли Токийского университета.
