Kosmisen mikroaaltotaustan vääntyneet visiat - varhaisin havaittavissa oleva valo - antavat tähtitieteilijöille mahdollisuuden kartoittaa näkyvän ja näkymättömän aineen kokonaismäärä koko maailmankaikkeudessa.
Noin 85 prosenttia kaikesta maailmankaikkeuden aineesta on tummaa ainetta, joka ei ole näkyvissä jopa tehokkaimmille kaukoputkille, mutta on havaittavissa painovoimansa avulla.
Pimeän aineen löytämiseksi tähtitieteilijät etsivät gravitaatiolinssiksi kutsuttua vaikutusta: kun tumman aineen painovoimaveto taipuu ja vahvistaa valoa kauempana olevasta esineestä. Epäkeskeisimmässä muodossaan se tuottaa useita kaarimaisia kuvia etäisistä kosmisista kohteista.
Mutta täällä on yksi varoitus: tumman aineen havaitsemiseksi sen takana on oltava esine. 'Tähdet' on kohdistettava.
Äskettäisessä tutkimuksessa, jota johti tohtori James Geach Hertfordshiren yliopistosta Iso-Britanniasta, tähtitieteilijät ovat katsoneet silmänsä kosmisen mikroaaltotaustan (CMB) sijaan.
"CMB on kaukana / vanhin valo, jonka voimme nähdä", tohtori Geach kertoi Space Magazine -lehtelle. "Sitä voidaan pitää pintana, joka valaisee koko maailmankaikkeuden."
CMB: n fotonit ovat kiihtyneet kohti maata, koska maailmankaikkeus oli vain 380 000 vuotta vanha. Yhdellä fotonilla on ollut mahdollisuus joutua runsaaseen aineeseen, tutkien tehokkaasti kaiken maailmankaikkeuden asiaa näkökentänsä varrella.
"Joten näkemyksemme CMB: stä on hiukan vääristynyt siitä, miltä se luonnostaan näyttää - hiukan kuin katsomalla uima-altaan pohjan mallia", tohtori Geach sanoi.
Huomauttamalla CMB: n pienet vääristymät, voimme koettaa kaiken pimeän aineen koko maailmankaikkeudessa. Mutta juuri tämän tekeminen on erittäin haastavaa.
Ryhmä tarkkaili eteläistä taivasta etelänavan teleskoopilla, 10 metrin kaukoputkella, joka on suunniteltu havainnointia varten mikroaaltouunissa. Tämä suuri, uraauurtava tutkimus tuotti eteläisen taivaan CMB-kartan, joka oli johdonmukainen aiempien Planck-satelliitin CMB-tietojen kanssa.
Interventioaineiden ominaispiirteitä gravitaation linssille ei voida erottaa silmältä. Tähtitieteilijät luottavat hyvin kehitetyn matemaattisen menetelmän käyttöön. Emme tapana mennä ikäviin yksityiskohtiin.
Tämä tuotti ”kartan kokonaisprojisoidusta massatiheydestä meidän ja CMB: n välillä. Se on melko uskomatonta, jos sitä ajatellaan - se on havainnointitekniikka koko maailmankaikkeuden massan kartoittamiseksi takaisin CMB: lle ”, tri Geach selitti.
Mutta joukkue ei päättänyt analyysiään siellä. Sen sijaan he jatkoivat CMB-objektiivin mittaamista kvasaarien - voimakkaiden supermassiivisten mustien reikien - varhaisimpien galaksien keskuksissa.
"Havaitsimme, että taivaan alueilla, joilla on suuri kvaasarien tiheys, on selvästi voimakkaampi CMB-linssisignaali, mikä viittaa siihen, että kvartaarit todellakin sijaitsevat suurten aineiden rakenteissa", tohtori Ryan Hickox Dartmouth Collegesta - tutkimuksen toinen kirjoittaja - kertoi Space Magazine.
Lopuksi CMB-karttaa käytettiin näiden tumma-ainehalogeenien massan määrittämiseen. Nämä tulokset vastasivat vanhemmissa tutkimuksissa määritettyjä tuloksia, joissa tarkasteltiin kuinka kvaasarit ryhmittyivät avaruuteen ilman viittausta CMB: hen.
Johdonmukaiset tulokset kahden riippumattoman mittauksen välillä on tehokas tieteellinen työkalu. Tohtori Hickoxin mukaan se osoittaa, että "meillä on vahva käsitys siitä, kuinka supermassiiviset mustat aukot sijaitsevat suurissa rakenteissa, ja että (jälleen kerran) Einstein oli oikeassa."
Artikkeli on hyväksytty julkaistavaksi Astrophysical Journal Letters -kirjassa, ja se on ladattavissa täältä.
