Tällä viikolla Dark Energy Survey (DES) -yhteistyöllä toimineet tutkijat julkaisivat ensimmäisen yksityiskohtaisten karttojen sarjasta, jossa kartoitettiin tumman aineen jakautumista sen gravitaatiovaikutuksista. Uudet tiedot osoittavat suuria pimeän aineen filamenteja, joissa näkyvät galaksit ja galaksiklusterit sijaitsevat, ja kosmisia tyhjiä alueita, joissa asuu hyvin vähän galakseja.
"Tähänastinen analyysimme on linjassa sen kanssa, mitä nykyinen kuva maailmankaikkeudesta ennustaa", sanoi Chihway Chang Zürichin Sveitsin liittovaltion teknologiainstituutista (ETH), analyysin yhteisjohtaja. "Suurentamalla karttoja olemme mitanneet kuinka tumma aine ympäröi erityyppisiä galakseja ja kuinka ne yhdessä kehittyvät kosmisessa ajassa."
Tutkimus ja kartat, jotka kattavat suuren taivaan alueen, ovat Yhdysvaltojen, Ison-Britannian, Espanjan, Saksan, Sveitsin ja Brasilian kansainvälisen ryhmän valtavia ponnisteluja. He ilmoittivat uusista tuloksistaan American Physical Society (APS) -kokouksessa Baltimoressa, Marylandissa.
Kosmologien mukaan tumman aineen hiukkaset virtaavat ja kohoavat ajan myötä kosmoksen tietyillä alueilla, usein samoissa paikoissa, joissa galaksit muodostuvat ja ryhmittyvät. Ajan myötä "kosminen verkko" kehittyy koko maailmankaikkeuden alueella. Vaikka tumma aine on näkymätöntä, se laajenee maailmankaikkeuden mukana ja tuntee painovoiman vedon. Astrofysiikot voivat sitten rekonstruoida sen karttoja tutkimalla miljoonia galakseja, aivan kuten joku voisi päätellä lintuparven muuttuvan suunnan varjostaan liikkuvan maan päällä.
DES-tutkijat loivat kartat yhdellä maailman tehokkaimmista digitaalikameroista, 570 megapikselin Dark Energy Camera (DECam) -kameralla, joka on erityisen herkkä kaukaisten galaksien valolle. Se on asennettu 4-metriseen Victor M. Blancon teleskooppiin, joka sijaitsee Cerro Tololo-Amerikan välisessä observatoriossa Pohjois-Chilessä. Jokainen kuvansa tallentaa tietoja alueelta, joka on 20 kertaa suurempi kuin kuun koko maan päältä nähtynä.
Lisäksi DECam kerää tietoja lähes kymmenen kertaa nopeammin kuin aikaisemmat koneet. David Baconin mukaan Portsmouthin yliopiston kosmologian ja gravitaation instituutissa ”Tämän avulla voimme tuijottaa syvemmälle avaruuteen ja nähdä tumman aineen ja tumman energian vaikutukset selkeämmin. Ironista kyllä, vaikka nämä tummat entiteetit muodostavat 96% maailmankaikkeudesta, niiden näkeminen on vaikeaa ja vaatii valtavia määriä tietoa. "
Teleskooppi ja sen instrumentit mahdollistavat tarkat mittaukset käyttämällä tekniikkaa, jota kutsutaan ”painovoimalasilinssiksi”. Astrofysiikot tutkivat galaksien pieniä vääristymiä ja leikkauksia, jotka johtuvat tumman aineen painovoimasta vetämisestä niiden ympärille, samanlainen kuin suurennuslasissa olevien esineiden kuvat, paitsi että DES-tutkijoiden havaitset linssillä varustetut galaksit ovat vähintään 6 miljardia valoa. vuosien päässä.
Chang ja Vinu Vikram (Argonnen kansallinen laboratorio) johtivat analyysiä, jonka avulla he jäljittivät pimeän aineen rainan ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti eteläisen pallonpuoliskon 139 neliöastetta pitkin. "Me mittasimme tuskin havaittavissa olevat vääristymät noin 2 miljoonan galaksin muodossa näiden uusien karttojen rakentamiseksi", Vikram sanoi. Tämä on vähemmän kuin 0,4% koko taivaasta, mutta valmistunut DES-tutkimus kartoittaa tämän alueen yli 30 kertaa seuraavien vuosien aikana.
He toimittivat tutkielmansa julkaistavaksi tulevassa lehden numerossa Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society -tapahtumasta, ja DES-tiimi julkaisi sen tiistaina julkisesti osana arXiv.org-palvelimen paperipakettia.
DES-tutkijoiden tuottamien näiden suurten vierekkäisten karttojen tarkkuus ja yksityiskohdat mahdollistavat muiden kosmologisten mallien testauksen. "Olen todella innoissani siitä, mitä nämä kartat kertovat meille galaksiklusterien tummasta aineesta, etenkin modifioidun painovoiman teorioiden suhteen", sanoo Robert Nichol (Portsmouthin yliopisto). Einsteinin gravitaatiomalli, yleinen suhteellisuusteoria, voi olla väärä suurilla kosmologisilla mittakaavoilla tai maailmankaikkeuden tiheimmillä alueilla, ja jatkuva tutkimus Dark Energy Survey -hankkeen kanssa helpottaa tämän tutkimista.
