Tento týden vědci ve spolupráci s průzkumem temné energie (DES) vydali první ze série podrobných map, které mapují distribuci temné hmoty odvozené z jejích gravitačních účinků. Nová data ukazují velká vlákna temné hmoty, ve které leží viditelné galaxie a shluky galaxií a kosmické dutiny, ve kterých sídlí velmi málo galaxií.
"Naše analýza je zatím v souladu s tím, co předpovídá současný obraz vesmíru," řekl Chihway Chang ze Švýcarského federálního technologického institutu (ETH) v Curychu, spoluzakladatel analýzy. "Přiblížením do map jsme změřili, jak temná hmota obklopuje galaxie různých typů a jak se společně vyvíjejí v kosmickém čase."
Výzkum a mapy, které pokrývají velkou část oblohy, jsou výsledkem velkého úsilí mezinárodního týmu z USA, Velké Británie, Španělska, Německa, Švýcarska a Brazílie. Své nové výsledky oznámili na setkání americké fyzické společnosti (APS) v Baltimoru v Marylandu.
Podle kosmologů proudí částice temné hmoty v průběhu času v určitých oblastech vesmíru, často na stejných místech, kde se tvoří a shlukují galaxie. Postupem času se vesmírem vyvíjí „kosmický web“. Ačkoli temná hmota je neviditelná, rozšiřuje se vesmírem a cítí tah gravitace. Astrofyzici pak mohou rekonstruovat své mapy tím, že prozkoumají miliony galaxií, podobně jako by člověk mohl odvodit posunující se orientaci hejna ptáků z jeho stínu pohybujícího se po zemi.
Vědci DES vytvořili mapy pomocí jednoho z nejvýkonnějších digitálních fotoaparátů na světě, temné energetické kamery s 570 megapixely (DECam), která je zvláště citlivá na světlo ze vzdálených galaxií. Je namontován na 4metrovém dalekohledu Victor M. Blanco, který se nachází na meziamerické observatoři Cerro Tololo v severním Chile. Každý z jeho obrazů zaznamenává data z oblasti 20krát větší, než je velikost měsíce, jak je vidět ze Země.
Navíc DECam shromažďuje data téměř desetkrát rychleji než předchozí stroje. Podle Davida Bacona na Institutu kosmologie a gravitace University of Portsmouth: „To nám umožňuje hledět hlouběji do vesmíru a vidět jasnější účinky temné hmoty a temné energie. Je ironií, že ačkoli tyto temné entity tvoří 96% našeho vesmíru, vidět je těžké a vyžaduje obrovské množství dat. “
Dalekohled a jeho přístroje umožňují přesná měření pomocí techniky známé jako „gravitační čočky“. Astrofyzici studují malá zkreslení a střih obrazů galaxií v důsledku gravitačního tahu temné hmoty kolem nich, podobně jako zdeformované obrazy objektů ve zvětšovacím skle, kromě toho, že čočkové galaxie pozorované vědci DES jsou nejméně 6 miliard světelných roky pryč.
Chang a Vinu Vikram (Argonne National Laboratory) vedli analýzu, s níž sledovali síť temné hmoty v bezprecedentních detailech přes 139 čtverečních stupňů jižní polokoule. "Měřili jsme sotva znatelné zkreslení ve tvaru asi 2 milionů galaxií, abychom vytvořili tyto nové mapy," řekl Vikram. To představuje méně než 0,4% celé oblohy, ale dokončený průzkum DES bude mapovat více než 30krát tuto oblast v příštích několika letech.
Ve svém nadcházejícím čísle předložili svůj výzkumný dokument k publikaci Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, a tým DES jej v úterý zveřejnil jako součást sady dokumentů na serveru arXiv.org.
Přesnost a detail těchto velkých přilehlých map vytvořených vědci DES umožní zkoušky dalších kosmologických modelů. "Jsem opravdu nadšený tím, co nám tyto mapy řeknou o temné hmotě v klastrech galaxií, zejména s ohledem na teorie modifikované gravitace," říká Robert Nichol (University of Portsmouth). Einsteinův model gravitace, obecná relativita, by mohl být nesprávný na velkých kosmologických měřítcích nebo v nejhustších oblastech vesmíru a probíhající výzkum pomocí průzkumu temné energie usnadní jeho prozkoumání.
