กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

การทำแผนที่ความเข้ม

ในสาขาจักรวาลวิทยา การทำแผนที่ความเข้ม เป็นเทคนิคการสังเกตการณ์เพื่อสำรวจ โครงสร้างขนาดใหญ่ของเอกภพ โดยใช้ การปล่อยคลื่นวิทยุ แบบบูรณาการ จากกลุ่มเมฆก๊าซที่ไม่สามารถแยกแยะได้

การทำแผนที่ความเข้ม

ในสาขาจักรวาลวิทยาการทำแผนที่ความเข้มเป็นเทคนิคการสังเกตการณ์เพื่อสำรวจโครงสร้างขนาดใหญ่ของเอกภพโดยใช้การปล่อยคลื่นวิทยุ แบบบูรณาการ จากกลุ่มเมฆก๊าซที่ไม่สามารถแยกแยะได้

ในรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุด คือการทำแผนที่ความเข้ม 21 ซม.เส้นการปล่อย 21 ซม.ของไฮโดรเจนที่เป็นกลางจะถูกใช้เพื่อติดตามก๊าซ ไฮโดรเจนจะเคลื่อนที่ตามความผันผวนในสนามความหนาแน่นของจักรวาล โดยบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะทำให้เกิดการปล่อยที่มีความเข้มสูงกว่า ดังนั้น ความผันผวนของความเข้มจึงสามารถใช้เพื่อสร้างสเปกตรัมกำลังของความผันผวนของสสารได้ความถี่ของเส้นการปล่อยจะเลื่อนไปทางแดงเนื่องจากการขยายตัวของจักรวาล ดังนั้นโดยการใช้เครื่องรับวิทยุที่ครอบคลุมแถบความถี่กว้าง เราสามารถตรวจจับสัญญาณนี้ได้ในฐานะฟังก์ชันของค่าการเลื่อนไปทางแดง และด้วยเหตุนี้จึงเป็นเวลาของจักรวาล หลักการนี้คล้ายกับการสำรวจการเลื่อนไปทางแดงของกาแล็กซีโดยมีความแตกต่างที่สำคัญคือ กาแล็กซีแต่ละดวงจะต้องถูกตรวจจับและวัด ทำให้การทำแผนที่ความเข้มเป็นวิธีการที่เร็วกว่ามาก[ 1 ]

ประวัติศาสตร์

  • ส.ค. 2520: Varshalovich และ Khersonskii [ 2 ]คำนวณผลกระทบของการดูดกลืนเส้น 21 ซม. ที่เรดชิฟต์สูงต่อสเปกตรัมของ CMB
  • ส.ค. 2539: Madau, Meiksin และ Rees [ 3 ]เสนอการทำแผนที่ความเข้มเป็นวิธีการตรวจสอบยุคแห่งการแตกตัวเป็นไอออน
  • ธันวาคม พ.ศ. 2544: Bharadwaj และ Sethi [ 4 ]เสนอให้ใช้แผนที่ความเข้มของไฮโดรเจนที่เป็นกลางเพื่อสังเกตการกระจายตัวของสสารในยุคหลังการเกิดไอออนไนเซชัน
  • มกราคม 2547: Battye, Davies และ Weller [ 5 ] เสนอให้ใช้แผนที่ความเข้ม 21 ซม . เพื่อวัดพลังงานมืด
  • มิถุนายน 2549: Peterson, Bandura และ Pen [ 6 ]เสนอโครงการสำรวจไฮโดรเจนทรงกลมฮับเบิล
  • มีนาคม 2552:สัญญาณ HI ทางจักรวาลวิทยาที่สังเกตได้เป็นครั้งแรกจนถึงเรดชิฟต์ 1.12 [ 7 ]โดยกล้องโทรทรรศน์กรีนแบงก์
  • มกราคม 2556:เริ่มการก่อสร้างการทดลอง CHIME [ 8 ]ในบริติชโคลัมเบียประเทศแคนาดา

การประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์

มีการเสนอให้ใช้การสร้างแผนที่ความเข้มเป็นวิธีการวัดความหนาแน่นของสสารในอวกาศในสภาวะต่างๆ หลายแบบ

ยุคแห่งการแตกตัวเป็นไอออนใหม่

ระหว่างช่วงเวลาของการรวมตัวใหม่และการแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้งเนื้อหาแบริออนของเอกภพ – ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจน – อยู่ในสถานะเป็นกลาง การตรวจจับการปล่อยคลื่น 21 ซม. ตั้งแต่ช่วงเวลานี้ไปจนถึงสิ้นสุดการแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้ง ได้รับการเสนอให้เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการศึกษาการก่อตัวของโครงสร้างในช่วงแรก[ 9 ]ช่วงเวลานี้ในประวัติศาสตร์ของเอกภพสอดคล้องกับค่าเรดชิฟต์ตั้งแต่ถึงซึ่งหมายถึงช่วงความถี่สำหรับการทดลองการทำแผนที่ความเข้มที่ 50 – 200 MHz

โครงสร้างขนาดใหญ่และพลังงานมืด

ในช่วงเวลาต่อมา หลังจากที่เอกภพเกิดการแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้ง ไฮโดรเจนที่เป็นกลางที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่จะถูกเก็บไว้ในกลุ่มก๊าซหนาแน่นที่เรียกว่าระบบไลแมน-อัลฟาแบบลดทอน (damped Lyman-alpha systems)ซึ่งไฮโดรเจนจะได้รับการปกป้องจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออน ระบบเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในกาแล็กซี ดังนั้นสัญญาณของไฮโดรเจนที่เป็นกลางจึงเป็นตัวบ่งชี้การกระจายตัวของกาแล็กซีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เช่นเดียวกับการสำรวจการเลื่อนแดงของกาแล็กซี การสังเกตการณ์การทำแผนที่ความเข้มสามารถใช้ในการวัดเรขาคณิตและอัตราการขยายตัวของเอกภพ (และด้วยเหตุนี้จึงสามารถวัดคุณสมบัติของพลังงานมืดได้[ 1 ] ) โดยใช้ คุณลักษณะ การแกว่งของเสียงแบริออนในสเปกตรัมกำลังของสสารเป็นไม้บรรทัดมาตรฐานอัตราการเติบโตของโครงสร้าง ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการทดสอบ การปรับเปลี่ยนทฤษฎีสั มพัทธภาพทั่วไป[ 10 ]ยังสามารถวัดได้โดยใช้การบิดเบือนของพื้นที่การเลื่อนแดงคุณลักษณะทั้งสองนี้พบได้ในระดับขนาดใหญ่ตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อยเมกะพาร์เซกซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแผนที่ไฮโดรเจนที่เป็นกลางที่มีความละเอียดเชิงมุมต่ำ (ไม่สามารถแยกแยะได้) จึงเพียงพอที่จะตรวจจับได้ ควรเปรียบเทียบสิ่งนี้กับความละเอียดของการสำรวจการเลื่อนแดง ซึ่งต้องตรวจจับกาแล็กซีแต่ละดวงซึ่งโดยทั่วไปมีขนาดเพียงไม่กี่สิบกิโลพาร์เซกเท่านั้น

เนื่องจากการสำรวจแผนที่ความเข้มสามารถดำเนินการได้เร็วกว่าการสำรวจเรดชิฟต์แบบออปติคอลทั่วไปมาก จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างแผนที่ปริมาตรของเอกภพที่ใหญ่ขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการเสนอแผนที่ความเข้มเป็นวิธีการวัดปรากฏการณ์ในระดับขนาดใหญ่มาก รวมถึงความไม่เป็นเกาส์เซียนดั้งเดิมจากการขยายตัว[ 11 ]และการแก้ไขสัมพัทธภาพทั่วไปสำหรับฟังก์ชันความสัมพันธ์ของสสาร[ 12 ]

เส้นโครงสร้างระดับโมเลกุลและละเอียด

โดยหลักการแล้ว เส้นสเปกตรัมการปล่อยแสงใดๆ ก็สามารถนำมาใช้สร้างแผนที่ความเข้มได้ หากสามารถตรวจจับได้ เส้นสเปกตรัมการปล่อยแสงอื่นๆ ที่ได้รับการเสนอให้ใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางจักรวาลวิทยา ได้แก่:

  • การเปลี่ยนผ่านการหมุนในโมเลกุล เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์[ 13 ]
  • การเปลี่ยนโครงสร้างละเอียดจากสปีชีส์เช่นคาร์บอนไอออนไนซ์[ 14 ]
  • การปล่อยไลแมน-อัลฟาจากไฮโดรเจน[ 15 ]

การทดลอง

กล้องโทรทัศน์ต่อไปนี้เคยดำเนินการสำรวจการทำแผนที่ความเข้มของแสง หรือวางแผนที่จะดำเนินการสำรวจดังกล่าวในอนาคต

ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดยังเป็นที่ตั้งของการทดลอง การทำแผนที่ความเข้มแสงหลายรายการอีก ด้วย

  • การประชุมเชิงปฏิบัติการของ Oxford Martin เกี่ยวกับการทำแผนที่ความเข้มข้น
  • การประชุมหารือของ RAS เกี่ยวกับการจัดทำแผนที่ความเข้มข้น
  • การทดลอง CHIME
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Intensity_mapping&oldid=1315243592 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การทำแผนที่ความเข้ม

ในสาขาจักรวาลวิทยา การทำแผนที่ความเข้ม เป็นเทคนิคการสังเกตการณ์เพื่อสำรวจ โครงสร้างขนาดใหญ่ของเอกภพ โดยใช้ การปล่อยคลื่นวิทยุ แบบบูรณาการ จากกลุ่มเมฆก๊าซที่ไม่สามารถแยกแยะได้

ประวัติศาสตร์

ส.ค. 2520: Varshalovich และ Khersonskii [ 2 ] คำนวณผลกระทบของการดูดกลืนเส้น 21 ซม. ที่เรดชิฟต์สูงต่อสเปกตรัมของ CMB ส.ค. 2539: Madau, Meiksin และ Rees [ 3 ] เสนอการทำแผนที่ความเข้มเป็นวิธีการตรวจสอบ ยุคแห่งการแตกตัวเป็น ไอออน ธันวาคม พ.ศ.

การประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์

มีการเสนอให้ใช้การสร้างแผนที่ความเข้มเป็นวิธีการวัดความหนาแน่นของสสารในอวกาศในสภาวะต่างๆ หลายแบบ

ยุคแห่งการแตกตัวเป็นไอออนใหม่

ระหว่างช่วงเวลาของ การรวมตัวใหม่ และ การแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้ง เนื้อหา แบริออน ของเอกภพ – ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจน – อยู่ในสถานะเป็นกลาง การตรวจจับการปล่อยคลื่น 21 ซม.