ბარიონული აკუსტიკური რხევები

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

      ბარიონული აკუსტიკური რხევები

კოსმოლოგიაში , ბარიონული აკუსტიკური რხევები ( BAO ) არის სამყაროს ხილული ბარიონული მატერიის (ნორმალური მატერიის) სიმკვრივის რყევები , რაც გამოწვეულია ადრეული სამყაროს პირველყოფილ პლაზმაში აკუსტიკური სიმკვრივის ტალღებით. ისევე, როგორც სუპერნოვები ასტრონომიული დაკვირვებებისთვის „ სტანდარტულ სანთელს “ წარმოადგენენ ,  BAO მატერიის კლასტერიზაცია კოსმოლოგიაში სიგრძის შკალისთვის „ სტანდარტულ სახაზავს “ წარმოადგენს.  ამ სტანდარტული სახაზავის სიგრძე მოცემულია მაქსიმალური მანძილით, რომლითაც აკუსტიკური ტალღები პირველყოფილ პლაზმაში შეიძლება გაიარონ, სანამ პლაზმა ნეიტრალურ ატომებად არ გადაიქცევა ( რეკომბინაციის ეპოქა ), რამაც შეაჩერა პლაზმური სიმკვრივის ტალღების გაფართოება და „გაყინა“ ისინი თავის ადგილზე. ამ სტანდარტული სახაზავის სიგრძის (დღევანდელ სამყაროში ≈490 მილიონი სინათლის წელი ) გაზომვა შესაძლებელია მატერიის ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის დათვალიერებით ასტრონომიული კვლევების გამოყენებით . BAO-ს გაზომვები კოსმოლოგებს ეხმარება ბნელი ენერგიის ბუნების (რომელიც იწვევს სამყაროს დაჩქარებულ გაფართოებას ) უკეთ გააზრებაში კოსმოლოგიური პარამეტრების შეზღუდვით .ადრეული სამყარო

ადრეული სამყარო შედგებოდა ელექტრონებისა და ბარიონების (რომლებიც მოიცავს პროტონებსა და ნეიტრონებს) ცხელი, მკვრივი პლაზმისგან . ამ სამყაროში მოძრავი ფოტონები (სინათლის ნაწილაკები) არსებითად ხაფანგში იყვნენ და ვერ ახერხებდნენ მნიშვნელოვანი მანძილის გავლას ტომსონის გაფანტვის გზით პლაზმასთან ურთიერთქმედებამდე .  ^{საშუალო მანძილი} , რომლის გავლაც ფოტონს შეეძლო პლაზმასთან ურთიერთქმედებამდე, ცნობილია, როგორც ფოტონის საშუალო თავისუფალი გზა .  სამყაროს გაფართოებისას, პლაზმა 3000 K-ზე დაბლა გაცივდა - საკმარისად დაბალი ენერგია, რათა პლაზმაში ელექტრონებსა და პროტონებს შეეძლოთ შეერთება ნეიტრალური წყალბადის ატომების შესაქმნელად . ეს რეკომბინაცია მოხდა მაშინ, როდესაც სამყარო დაახლოებით 379,000 წლის იყო, ანუ z = 1089 წითელი წანაცვლების დროს . ამ ასაკში, BAO ბუშტების ზომა იყო 450,000 სინათლის წელი (0.14 მპც) რადიუსით (დღევანდელი 490 მილიონი სინათლის წელი გაყოფილი z = 1089-ზე). ფოტონები გაცილებით ნაკლებად ურთიერთქმედებენ ნეიტრალურ მატერიასთან და, შესაბამისად, რეკომბინაციის დროს სამყარო ფოტონებისთვის გამჭვირვალე გახდა, რაც მათ საშუალებას აძლევდა მატერიისგან გამოყოფილიყვნენ და თავისუფლად გადაადგილებულიყვნენ სამყაროში.  კოსმოსური მიკროტალღური ფონის (CMB) გამოსხივება არის სინათლე, რომელიც რეკომბინაციამდე ცოტა ხნით ადრე გაიფანტა და რეკომბინაციის შედეგად გამოისხივა, ახლა კი ჩვენი ტელესკოპებით მთელ ცაზე რადიოტალღების სახით ჩანს, რადგან ის წითლად წანაცვლებულია. ამიტომ, მაგალითად, ვილკინსონის მიკროტალღური ანიზოტროპიის ზონდის (WMAP) მონაცემების დათვალიერებისას , ადამიანი ძირითადად დროში იხედება, რათა დაინახოს სამყაროს გამოსახულება, როდესაც ის მხოლოდ 379,000 წლის იყო. 

სურათი 1: CMB- ის ტემპერატურის ანიზოტროპიები ცხრაწლიანი WMAP მონაცემების (2012) საფუძველზე. 

WMAP მიუთითებს (სურათი 1) გლუვ, ერთგვაროვან სამყაროზე, რომლის სიმკვრივის ანიზოტროპია მილიონზე 10 ნაწილია.  თუმცა, ამჟამინდელ სამყაროში არსებობს დიდი სტრუქტურები და სიმკვრივის რყევები. მაგალითად, გალაქტიკები მილიონჯერ უფრო მკვრივია, ვიდრე სამყაროს საშუალო სიმკვრივე.  ამჟამინდელი შეხედულებაა, რომ სამყარო აშენდა ქვემოდან ზემოთ პრინციპით, რაც იმას ნიშნავს, რომ ადრეული სამყაროს მცირე ანიზოტროპიები დღეს დაკვირვებული სტრუქტურის გრავიტაციული თესლის როლს ასრულებდნენ. ზედმეტად მკვრივი რეგიონები მეტ მატერიას იზიდავს, ხოლო ქვემკვრივი რეგიონები ნაკლებს და ამგვარად, CMB-ში დაფიქსირებული ეს მცირე ანიზოტროპიები დღევანდელ სამყაროში არსებულ მასშტაბურ სტრუქტურებად იქცა.

კოსმიური ხმა

წარმოიდგინეთ პირველყოფილი პლაზმის ზედმეტად მკვრივი რეგიონი . მიუხედავად იმისა, რომ ზედმეტად სიმკვრივის ეს რეგიონი გრავიტაციულად იზიდავს მატერიას თავისკენ, ფოტონ-მატერიის ურთიერთქმედების სითბო ქმნის დიდი რაოდენობით გარე წნევას . გრავიტაციისა და წნევის ეს საპირისპირო ძალები ქმნიდა რხევებს , რომლებიც შედარებადია ჰაერში წნევის სხვაობით წარმოქმნილ ბგერით ტალღებთან . 

ეს ზედმეტად მკვრივი რეგიონი შეიცავს ბნელ მატერიას , ბარიონებსა და ფოტონებს . წნევა იწვევს როგორც ბარიონების, ასევე ფოტონების სფერულ ბგერით ტალღებს, რომლებიც მოძრაობენ სინათლის სიჩქარის ნახევარზე ოდნავ მეტი სიჩქარით  ზედმეტად სიმკვრივიდან გარეთ. ბნელი მატერია ურთიერთქმედებს მხოლოდ გრავიტაციულად და ამიტომ რჩება ბგერითი ტალღის ცენტრში, ზედმეტად სიმკვრივის საწყისში. განცალკევებამდე , ფოტონები და ბარიონები ერთად გადაადგილდნენ გარეთ. განცალკევების შემდეგ, ფოტონები აღარ ურთიერთქმედებდნენ ბარიონულ მატერიასთან და ისინი გაიფანტნენ. ამან შეამცირა სისტემაზე წნევა, რის შედეგადაც დარჩა ბარიონული მატერიის გარსები. ყველა ამ გარსიდან, რომელიც წარმოადგენს სხვადასხვა ბგერითი ტალღების ტალღის სიგრძეებს, რეზონანსული გარსი შეესაბამება პირველს, რადგან სწორედ ის გარსი მოძრაობს ერთსა და იმავე მანძილს ყველა ზედმეტად სიმკვრივისთვის განცალკევებამდე. ამ რადიუსს ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც ბგერის ჰორიზონტს. 

ფოტობარიონული წნევის გარეშე, რომელიც სისტემას გარეთ ამოძრავებდა, ბარიონებზე ერთადერთი დარჩენილი ძალა გრავიტაციული იყო. ამიტომ, ბარიონებმა და ბნელმა მატერიამ (რომელიც დარღვევის ცენტრში დარჩა) შექმნეს კონფიგურაცია, რომელიც მოიცავდა მატერიის ზედმეტ სიმკვრივეს როგორც ანიზოტროპიის საწყის ადგილას, ასევე ამ ანიზოტროპიის ბგერითი ჰორიზონტის გარსში.  ასეთი ანიზოტროპიები საბოლოოდ გადაიქცა მატერიის სიმკვრივის ტალღებად, რამაც გალაქტიკების ფორმირება გამოიწვია .

ამგვარად, მოსალოდნელია, რომ გალაქტიკების წყვილების უფრო დიდი რაოდენობა იქნება გამოყოფილი ხმის ჰორიზონტის მანძილის შკალით, ვიდრე სხვა სიგრძის შკალით.  მატერიის ეს კონკრეტული კონფიგურაცია ადრეულ სამყაროში თითოეულ ანიზოტროპიაზე ხდებოდა და, შესაბამისად, სამყარო არ შედგება ერთი ხმის ტალღისგან,  არამედ მრავალი გადაფარვისგან.  ანალოგიის სახით, წარმოიდგინეთ, რომ ტბორში ბევრი კენჭი ჩააგდეთ და წყალში წარმოქმნილ ტალღურ ნიმუშებს უყურებთ.  ხმის ჰორიზონტის შკალაზე გალაქტიკების ამ სასურველი განცალკევების თვალით დაკვირვება შეუძლებელია, მაგრამ ამ არტეფაქტის სტატისტიკურად გაზომვა შესაძლებელია გალაქტიკების დიდი რაოდენობის განცალკევების დათვალიერებით.

სტანდარტული სახაზავი

ადრეულ სამყაროში ბარიონული ტალღების გავრცელების ფიზიკა საკმაოდ მარტივია; შედეგად, კოსმოლოგებს შეუძლიათ იწინასწარმეტყველონ ხმის ჰორიზონტის ზომა რეკომბინაციის დროს . გარდა ამისა , CMB უზრუნველყოფს ამ მასშტაბის გაზომვას მაღალი სიზუსტით.  თუმცა, რეკომბინაციასა და დღევანდელ დღეს შორის პერიოდში სამყარო ფართოვდებოდა . ეს გაფართოება კარგად არის დადასტურებული დაკვირვებებით და წარმოადგენს დიდი აფეთქების მოდელის ერთ-ერთ საფუძველს . 1990-იანი წლების ბოლოს, სუპერნოვების დაკვირვებებმა  დაადგინა, რომ სამყარო არა მხოლოდ ფართოვდება, არამედ ის მზარდი ტემპით ფართოვდება. სამყაროს აჩქარების , ანუ ბნელი ენერგიის , უკეთ გაგება დღეს კოსმოლოგიაში ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს საკითხად იქცა. ბნელი ენერგიის ბუნების გასაგებად მნიშვნელოვანია აჩქარების გაზომვის მრავალფეროვანი გზების ქონა. BAO-ს შეუძლია ამ აჩქარების შესახებ ცოდნის გაღრმავება დღეს ხმის ჰორიზონტის დაკვირვებებთან შედარებით (გალაქტიკების კლასტერიზაციის გამოყენებით) რეკომბინაციის დროს ხმის ჰორიზონტის დაკვირვებებთან (CMB-ის გამოყენებით).  ამგვარად, BAO უზრუნველყოფს საზომ ჯოხს, რომლის დახმარებითაც უკეთ შეგვიძლია გავიგოთ აჩქარების ბუნება, სრულიად დამოუკიდებელი სუპერნოვას ტექნიკისგან .

BAO სიგნალი Sloan Digital Sky Survey-ში

სლოუნის ციფრული ცის კვლევა (SDSS) არის მრავალსპექტრული ვიზუალიზაციისა და სპექტროსკოპიული წითელი წანაცვლების მასშტაბური კვლევა, რომელიც იყენებს ნიუ-მექსიკოს აპაჩი პოინტის ობსერვატორიაში მდებარე 2.5 მეტრიანი ფართოკუთხოვანი SDSS ოპტიკური ტელესკოპის სპეციალურ პროექტს . ამ ხუთწლიანი კვლევის მიზანი იყო მილიონობით ციური ობიექტის სურათებისა და სპექტრების გადაღება . SDSS მონაცემების შეგროვების შედეგია ახლომდებარე სამყაროს ობიექტების სამგანზომილებიანი რუკა: SDSS კატალოგი. SDSS კატალოგი იძლევა მატერიის განაწილების სურათს სამყაროს საკმარისად დიდ ნაწილში, რომ შესაძლებელი იყოს BAO სიგნალის ძიება იმის აღნიშვნით, არის თუ არა სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი ჭარბი რაოდენობა გალაქტიკებისა, რომლებიც გამოყოფილია პროგნოზირებული ხმის ჰორიზონტის მანძილით.

SDSS-ის გუნდმა შეისწავლა 46,748 მანათობელი წითელი გალაქტიკის (LRG) ნიმუში, ცის 3,816 კვადრატულ გრადუსზე ( დიამეტრი დაახლოებით ხუთი მილიარდი სინათლის წელი ) და მიიღო z = 0.47 წითელი წანაცვლება .^მათ გააანალიზეს ამ გალაქტიკების კლასტერიზაცია მონაცემებზე ორწერტილიანი კორელაციის ფუნქციის გამოთვლით. კორელაციის ფუნქცია (ξ) არის თანამოძრავი გალაქტიკების დაშორების მანძილის ( s ) ფუნქცია და აღწერს იმის ალბათობას, რომ ერთი გალაქტიკა მეორისგან მოცემულ მანძილზე აღმოჩნდება.  მოსალოდნელია გალაქტიკების მაღალი კორელაცია მცირე დაშორების მანძილზე (გალაქტიკების ფორმირების შეკრული ბუნების გამო) და დაბალი კორელაცია დიდ დაშორების მანძილზე. BAO სიგნალი კორელაციის ფუნქციაში ბიძგის სახით გამოჩნდება ხმის ჰორიზონტის ტოლ თანამოძრავებელ დაშორებაზე. ეს სიგნალი SDSS-ის გუნდმა 2005 წელს აღმოაჩინა.  SDSS-მა დაადასტურა WMAP-ის შედეგები, რომ ხმის ჰორიზონტი ~150  მეგაპიქსელი დღევანდელ სამყაროში. 

2023 წელს SDSS კატალოგისა და cosmicflow-4  კატალოგის გამოყენებით ასტრონომებმა განაცხადეს, რომ აღმოაჩინეს ცალკეული BAO ბუშტის მტკიცებულება, რომელსაც${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">155</span></span>}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">სთ</span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">75</span></span>}}^{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">1</span></span>}}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">მ</span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">გვ</span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">გ</span></span>}}$რადიუსი, რომელიც შეიცავს ცნობილ უდიდეს სტრუქტურებს - ბოოტსის ზეგროვას, სლოუნის დიდ კედელს , CfA2 დიდ კედელს და ჰერკულესის ზეგროვას - რომლებსაც მათ ჰოოლეილანა უწოდეს. 

სხვა გალაქტიკური კვლევებით აღმოჩენა

2dFGRS და SDSS კოლაბორაციებმა დაახლოებით ერთსა და იმავე დროს, 2005 წელს, სიმძლავრის სპექტრში BAO სიგნალის აღმოჩენის შესახებ განაცხადეს.  ორივე ჯგუფს საზოგადოების მიერ მიენიჭა და აღიარებული აქვს ეს აღმოჩენა, რასაც ადასტურებს 2014 წლის შოუს პრემია ასტრონომიაში  , რომელიც ორივე ჯგუფს გადაეცა. მას შემდეგ, შემდგომი აღმოჩენები დაფიქსირდა 6dF Galaxy Survey (6dFGS)-ში 2011 წელს,  WiggleZ- ში 2011 წელს  და BOSS-ში 2012 წელს. 

ბნელი ენერგიის ფორმალიზმი

BAO შეზღუდვები ბნელი ენერგიის პარამეტრებზე

რადიალური და განივი მიმართულებით BAO შესაბამისად იძლევა ჰაბლის პარამეტრისა და კუთხური დიამეტრის მანძილის გაზომვებს. კუთხური დიამეტრის მანძილი და ჰაბლის პარამეტრი შეიძლება მოიცავდეს სხვადასხვა ფუნქციებს, რომლებიც ხსნიან ბნელი ენერგიის ქცევას.  ამ ფუნქციებს აქვთ ორი პარამეტრი w ₀ და w ₁ და მათი შეზღუდვა შესაძლებელია ქი-კვადრატის ტექნიკით . 

ზოგადი ფარდობითობა და ბნელი ენერგია

ზოგადი ფარდობითობის თეორიაში , სამყაროს გაფართოება პარამეტრიზებულია მასშტაბის კოეფიციენტით ${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ტ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}$რაც დაკავშირებულია წითელ წანაცვლებასთან : 

$${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ტ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\equiv </span></span><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">1</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">+</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ტ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}^{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">1</span></span>}}}$$

ჰაბლის პარამეტრი ,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ჰ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}$მასშტაბის კოეფიციენტის თვალსაზრისით არის:

$${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ჰ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ტ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\equiv </span></span>\frac{\stackrel{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\dot{}</span></span>}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}}$$

სად${\displaystyle \stackrel{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\dot{}</span></span>}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}}$მასშტაბის კოეფიციენტის დროითი წარმოებულია. ფრიდმანის განტოლებები სამყაროს გაფართოებას ნიუტონის გრავიტაციული მუდმივას მეშვეობით გამოხატავს ,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">გ</span></span>}}$, საშუალო საზომი წნევა ,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">გვ</span></span>}}$, სამყაროს სიმკვრივე ${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\rho </span></span>}}$, გამრუდება​${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">კ</span></span>}}$და კოსმოლოგიური მუდმივა ,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Lambda </span></span>}}$: 

სამყაროს აჩქარების დაკვირვებითი მტკიცებულებები გულისხმობს, რომ (ამჟამად)ამიტომ, შესაძლო ახსნაა შემდეგი: 

• სამყაროს დომინირებს რაიმე ველი ან ნაწილაკი, რომელსაც აქვს უარყოფითი წნევა, ამიტომ მდგომარეობის განტოლება:
• არსებობს ნულოვანისგან განსხვავებული კოსმოლოგიური მუდმივა,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Lambda </span></span>}}$.
• ფრიდმანის განტოლებები არასწორია, რადგან ისინი შეიცავენ ზედმეტ გამარტივებებს, რათა ზოგადი რელატივისტური ველის განტოლებების გამოთვლა უფრო მარტივი იყოს.

ამ სცენარებს შორის დიფერენცირებისთვის საჭიროა ჰაბლის პარამეტრის ზუსტი გაზომვები, როგორც წითელი წანაცვლების ფუნქციისა.

ბნელი ენერგიის გაზომილი დაკვირვებადი სიდიდეები

სიმკვრივის პარამეტრი ,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ომეგა</span></span>}}$, სხვადასხვა კომპონენტებისგან,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">x</span></span>}}$სამყაროს სიმკვრივის თანაფარდობებით შეიძლება გამოისახოს${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">x</span></span>}}$კრიტიკული სიმკვრივისკენ ,${\displaystyle {\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\rho </span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">გ</span></span>}}}$: 

ფრიდმანის განტოლების გადაწერა შესაძლებელია სიმკვრივის პარამეტრის მიხედვით. სამყაროს ამჟამინდელი გაბატონებული მოდელისთვის, ΛCDM , ეს განტოლება შემდეგია: 

$${\displaystyle {\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ჰ</span></span>}}^{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">2</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">=</span></span>{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\frac{\stackrel{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\dot{}</span></span>}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}^{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">2</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">=</span></span>{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ჰ</span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">0</span></span>}}^{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">2</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">[</span></span>{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ომეგა</span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">მ</span></span>}}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}^{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">3</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">+</span></span>{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ომეგა</span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">რ</span></span>}}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}^{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">4</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">+</span></span>{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ომეგა</span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">კ</span></span>}}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}^{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">2</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">+</span></span>{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ომეგა</span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Lambda </span></span>}}{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}^{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">3</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">1</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">+</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">w</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">]</span></span>}$$

სადაც m არის მატერია, r არის გამოსხივება, k არის სიმრუდე, Λ არის ბნელი ენერგია და w არის მდგომარეობის განტოლება . WMAP- დან CMB- ის გაზომვები ამ პარამეტრების უმეტესობაზე მკაცრ შეზღუდვებს აწესებს ; თუმცა, მნიშვნელოვანია მათი დადასტურება და შემდგომი შეზღუდვა დამოუკიდებელი მეთოდის გამოყენებით, სხვადასხვა სისტემატიკით.

BAO სიგნალი არის სტანდარტული სახაზავი , რომლის საშუალებითაც ხმის ჰორიზონტის სიგრძის გაზომვა შესაძლებელია კოსმიური დროის ფუნქციის სახით .  ეს ზომავს ორ კოსმოლოგიურ მანძილს: ჰაბლის პარამეტრი,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ჰ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}$და კუთხური დიამეტრის მანძილი ,${\displaystyle {\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">დ</span></span>}}_{\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ა</span></span>}}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}$, წითელი წანაცვლების ფუნქციის სახით ${\displaystyle <span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>}$ ^{დახრილი} კუთხის გაზომვით ,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\theta </span></span>}}$სიგრძის სახაზავის${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\chi </span></span>}}$, ეს პარამეტრები განისაზღვრება შემდეგნაირად: 

წითელი წანაცვლების ინტერვალი,${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}}$, შეიძლება გაიზომოს მონაცემებიდან და ამგვარად განისაზღვროს ჰაბლის პარამეტრი წითელი წანაცვლების ფუნქციის სახით:

$${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">გ</span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">=</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ჰ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">(</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">z</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">)</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\chi </span></span>}}$$

ამგვარად, BAO ტექნიკა ხელს უწყობს კოსმოლოგიური პარამეტრების შეზღუდვას და ბნელი ენერგიის ბუნების შესახებ დამატებით ინფორმაციას გვაწვდის.

იხ.ვიდეო - Sound waves in space: Baryon Acoustic Oscillations - The baryon acoustic oscillation signal is one of the few imprints from the Big Bang we can still see in the universe. They form from initial density perturbations in the early universe expanding out like sound waves whilst the universe was small and hot enough that matter acted like a fluid. These ripples froze out when the universe expanded enough that pressure waves could no longer travel in space, and we can still see these ripples in the universe today! They are imprinted in an excess of galaxies separated at a size which is a combination of this ripple radius and the expansion of the universe. We can calculate the size of the ripple, and so mapping out how big the separation is in the modern universe tells us how much it has expanded in the last 13.8 billion years!