Dark Matter on ollut salaperäinen alusta alkaen, kun sitä ehdotettiin. Sen lisäksi, että tutkijat ovat yrittäneet löytää suoria todisteita sen olemassaolosta, tutkijat ovat myös viettäneet viime vuosikymmeninä kehittämällä teoreettisia malleja selittääkseen, miten se toimii. Viime vuosina suosittu ajatus on ollut, että Dark Matter on ”kylmä” ja jakautunut ryhmiin koko maailmankaikkeudessa, havainto, jota tukevat Planck-operaation tiedot.
Kansainvälisen tutkijaryhmän tuottama uusi tutkimus maalaa kuitenkin erilaisen kuvan. Nämä tutkijat käyttivät Kilon tutkintotutkimuksen (KiDS) tietoja tutkiessaan kuinka miljoonien kaukaisten galaksien tuleva valo vaikuttaa aineen painovoimavaikutukseen suurimmissa mittakaavoissa. He havaitsivat, että Dark Matter näyttää jakautuvan tasaisemmin koko avaruuteen kuin aiemmin ajateltiin.
Viimeisen viiden vuoden ajan KiDS-tutkimuksessa on käytetty VLT Survey Telescope (VST) - suurin teleskooppi ESOn La Silla Paranal-observatorion Chilessä - tutkimusta varten 1500 neliöastetta eteläistä taivasta. Tätä tilavuustilaa on tarkkailtu neljällä kaistalla (UV, IR, vihreä ja punainen) heikolla gravitaatiolinssillä ja fotometrisellä punasiirtymillä.
Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaisesti gravitaatiolinssi sisältää tutkimuksen siitä, kuinka massiivisen esineen gravitaatiokenttä taivuttaa valoa. Sillä välin punasiirto yrittää mitata nopeutta, jolla muut galaksit siirtyvät pois omastamme, mittaamalla missä määrin niiden valo siirtyy kohti spektrin punaista päätä (ts. Sen aallonpituus muuttuu pidemmäksi, mitä nopeammin lähde siirtyy).
Painovoimaobjektiivi on erityisen hyödyllinen, kun on tarkoitus määritellä kuinka maailmankaikkeus tuli. Nykyisessä kosmologisessa mallissamme, joka tunnetaan nimellä Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM), todetaan, että Dark Energy on vastuussa maailmankaikkeuden laajenemisen myöhässä tapahtuvasta kiihtyvyydestä ja että Dark Matter koostuu massiivisista hiukkasista, jotka ovat vastuussa kosmologisen rakenteen muodostumiseen.
Tutkimusryhmä tutki kaukaisista galakseista tulevaa valoa pienellä variaatiolla tähän tekniikkaan, joka tunnetaan kosmisena silmämääräisenä, jotta voidaan selvittää, kuinka sitä kiertää maailmankaikkeuden suurimpien rakenteiden (kuten superluostarien ja filamenttien) läsnäolo. Kuten tohtori Hendrik Hildebrandt - Argelanderin tähtitieteen instituutin (AIfA) tähtitieteilijä ja lehden pääkirjailija - kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Yleensä ajatellaan yhtä suurta massaa kuin galaksiklusteri, joka aiheuttaa tämän valon taipuman. Mutta asiaa on myös kaikkialla maailmankaikkeudessa. Kauko-galakseista tuleva valo suuntautuu jatkuvasti tämän ns. Suuren mittakaavan rakenteen avulla. Tämän seurauksena taivaan lähellä olevat galaksit osoittavat ”samaan suuntaan”. Se on pieni vaikutus, mutta se voidaan mitata tilastollisilla menetelmillä suurista galaksinäytteistä.Kun olemme mitanneet kuinka voimakkaasti galaksit osoittavat ”samaan suuntaan”, voimme päätellä tästä suuren mittakaavan rakenteen tilastolliset ominaisuudet, esim. aineen keskimääräinen tiheys ja kuinka vahvasti aine on rypistynyt / klusteroitu. "
Tätä tekniikkaa käyttämällä tutkimusryhmä analysoi KiDS-tiedot 450 neliöastetta, mikä vastaa noin 1% koko taivaasta. Tässä avaruustilassa havaittiin, kuinka noin 15 miljoonasta galaksista tuleva valo oli vuorovaikutuksessa kaiken niiden kanssa, joka on niiden ja maan välillä.
Yhdistämällä VST: n erittäin terävät kuvat edistyneisiin tietokoneohjelmistoihin, ryhmä pystyi suorittamaan yhden tarkimmista mittauksista, jotka koskaan on tehty kosmisesta leikkauksesta. Mielenkiintoista kyllä, tulokset eivät olleet yhdenmukaisia ESA: n Planck-operaation tuottamien tulosten kanssa, joka on tähän mennessä ollut maailmankaikkeuden kattavin kartoittaja.
Planck-operaatio on antanut upeasti yksityiskohtaista ja tarkkaa tietoa kosmisesta mikroaaltouuni-taustasta (CMB). Tämä on auttanut tähtitieteilijöitä kartoittamaan varhaisen maailmankaikkeuden, samoin kuin kehittämään teorioita siitä, kuinka aine jakautui tänä aikana. Kuten Hildebrandt selitti:
”Planck mittaa monia kosmologisia parametrejä hienolla tarkkuudella kosmisen mikroaaltotaustan lämpötilanvaihteluista, ts. Fysikaalisista prosesseista, jotka tapahtuivat 400 000 vuotta Ison räjähdyksen jälkeen. Kaksi näistä parametreistä on maailmankaikkeuden keskimääräistä ainetiheyttä ja mittaa kuinka voimakkaasti tämä aine on rypistynyt. Kosmisen leikkauksen avulla mittaamme myös nämä kaksi parametria, mutta paljon myöhemmin kosmiset ajat (muutama miljardi vuotta sitten tai ~ 10 miljardia vuotta Ison räjähdyksen jälkeen), ts. Uudemmassa menneisyydessämme. "
Hildebrandt ja hänen tiiminsä kuitenkin havaitsivat näiden parametrien arvot, jotka olivat huomattavasti alhaisemmat kuin Planckin löytämät. Pohjimmiltaan niiden kosminen leikkaustulos viittaa siihen, että universumissa on vähemmän ainetta ja että se on vähemmän klusteroitu kuin mitä Planckin tulokset ennustivat. Tuloksilla on todennäköisesti vaikutusta kosmologisiin tutkimuksiin ja teoreettiseen fysiikkaan tulevina vuosina.
Nykyisessä muodossaan Dark Matter ei ole havaittavissa standardimenetelmiä käyttämällä. Kuten mustat aukot, sen olemassaolo voidaan päätellä vain havaittavissa olevista painovoimavaikutuksista, joita sillä on näkyvään aineeseen. Tässä tapauksessa sen läsnäolo ja perustava luonne mitataan kuinka se on vaikuttanut maailmankaikkeuden evoluutioon viimeisen 13,8 miljardin vuoden aikana. Mutta koska tulokset näyttävät olevan ristiriitaisia, tähtitieteilijöiden on ehkä jouduttava harkitsemaan joitain aiemmin pidetyistä käsityksistään.
"Vaihtoehtoja on useita: koska emme ymmärrä maailmankaikkeuden hallitsevia aineosia (tumma aine ja tumma energia), voimme pelata molempien ominaisuuksilla", Hildebrandt sanoi. "Esimerkiksi erilaiset pimeän energian muodot (monimutkaisempia kuin yksinkertaisin mahdollisuus, mikä on Einsteinin" kosmologinen vakio ") voisivat selittää mittauksemme. Toinen jännittävä mahdollisuus on, että tämä on merkki siitä, että painovoimalait universumin mittakaavassa eroavat yleisestä suhteellisuudesta. Voimme vain sanoa toistaiseksi, että jokin näyttää olevan aivan oikein! ”
