Dark Matter je záhadou už od prvního návrhu. Kromě snahy o nalezení přímého důkazu o jeho existenci strávili vědci také několik posledních desetiletí vývojem teoretických modelů, aby vysvětlili, jak to funguje. V posledních letech byla populární koncepce, že temná hmota je „studená“ a distribuována ve shlucích po celém vesmíru, což je pozorování podporované údaji Planckovy mise.
Nová studie vypracovaná mezinárodním týmem vědců však ukazuje jiný obrázek. Pomocí dat z průzkumu kilo stupňů (KiDS) tito vědci studovali, jak bylo světlo přicházející z milionů vzdálených galaxií ovlivněno gravitačním vlivem hmoty na největší měřítko. Zjistili, že temná hmota se zdá být plynuleji distribuována v celém prostoru, než se dříve myslelo.
Průzkum KiDS za posledních pět let využíval průzkumný dalekohled VLT (VST Survey Telescope - VST) - největší dalekohled na observatoři La Silla Paranal v Chile - k průzkumu 1500 čtverečních stupňů jižní noční oblohy. Tento objem prostoru byl monitorován ve čtyřech pásmech (UV, IR, zelený a červený) pomocí slabých gravitačních čoček a fotometrického měření červeného posuvu.
V souladu s Einsteinovou teorií obecné relativity zahrnuje gravitační čočka studium, jak gravitační pole masivního objektu ohne světlo. Mezitím se redshift pokouší odhadnout rychlost, jakou se jiné galaxie pohybují od nás, měřením rozsahu, v jakém se jejich světlo posouvá směrem k červenému konci spektra (tj. Jeho vlnová délka se prodlužuje, čím rychleji se zdroj pohybuje).
Gravitační čočky jsou zvláště užitečné, pokud jde o určování toho, jak vznikl vesmír. Náš současný kosmologický model, známý jako model Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM), uvádí, že temná energie je zodpovědná za pozdní zrychlení v expanzi vesmíru a že temná hmota je tvořena masivními částicemi, které jsou zodpovědné pro vytvoření kosmologické struktury.
Výzkumný tým pomocí malé variace na tuto techniku zvanou kosmická číra studoval světlo ze vzdálených galaxií, aby určil, jak je pokřivený přítomností největších struktur ve vesmíru (jako jsou superkluhovadla a vlákna). Jak Dr. Hendrik Hildebrandt - astronom z Argelanderova institutu pro astronomii (AIfA) a hlavní autor článku - řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
"Obvykle člověk přemýšlí o jedné velké hmotě jako galaktický shluk, který způsobuje tuto výchylku světla." Ale je tu také hmota po celém vesmíru. Světlo ze vzdálených galaxií se touto tak zvanou velkoplošnou strukturou neustále vychyluje. To má za následek, že galaxie, které jsou blízko k obloze, „směřují“ stejným směrem. Je to malý efekt, ale lze jej měřit statistickými metodami z velkých vzorků galaxií. Když jsme změřili, jak silně galaxie „směřují“ stejným směrem, můžeme z toho odvodit statistické vlastnosti struktury velkého měřítka, např. střední hustota hmoty a jak silně je hmota shlukována / seskupena. “
Pomocí této techniky provedl výzkumný tým analýzu 450 čtverečních stupňů dat KiDS, což odpovídá přibližně 1% celé oblohy. V tomto objemu prostoru pozorovali, jak světlo přicházející z asi 15 milionů galaxií interagovalo se všemi záležitostmi, které leží mezi nimi a Zemí.
Díky kombinaci extrémně ostrých snímků získaných pomocí VST s pokročilým počítačovým softwarem byl tým schopen provést jedno z nejpřesnějších měření, jaké kdy bylo provedeno v kosmickém střihu. Je zajímavé, že výsledky nebyly v souladu s výsledky, které vyprodukovala mise ESA Planck, která byla dosud nejkomplexnějším mapovačem vesmíru.
Mise Planck poskytla několik úžasně podrobných a přesných informací o kosmickém mikrovlnném pozadí (CMB). To pomohlo astronomům zmapovat raný vesmír a také vyvinout teorie, jak byla hmota distribuována během tohoto období. Jak vysvětlil Hildebrandt:
"Planck měří mnoho kosmologických parametrů s vynikající přesností z teplotních výkyvů kosmického mikrovlnného pozadí, tj. Fyzikálních procesů, ke kterým došlo 400 000 let po Velkém třesku." Dva z těchto parametrů jsou průměrná hustota hmoty vesmíru a měřítko toho, jak silně je tato látka shlukována. S kosmickým střihem také měříme tyto dva parametry, ale mnohem pozdější kosmické časy (před několika miliardami let nebo ~ 10 miliard let po Velkém třesku), tj. V naší nedávnější minulosti. “
Hildebrandt a jeho tým však našli hodnoty těchto parametrů, které byly výrazně nižší než ty, které zjistil Planck. Jejich výsledky kosmického střihu v podstatě naznačují, že ve vesmíru je méně hmoty a že je méně shlukována, než předpovídaly Planckovy výsledky. Tyto výsledky pravděpodobně budou mít v nadcházejících letech dopad na kosmologická studia a teoretickou fyziku.
Za současného stavu zůstává temná hmota pomocí standardních metod nedetekovatelná. Stejně jako černé díry lze její existenci odvodit pouze z pozorovatelných gravitačních účinků, které má na viditelnou hmotu. V tomto případě se jeho přítomnost a základní povaha měří podle toho, jak ovlivnil vývoj vesmíru za posledních 13,8 miliard let. Ale protože se zdá, že výsledky jsou protichůdné, astronomové možná budou muset přehodnotit některé ze svých dřívějších představ.
"Existuje několik možností: protože nerozumíme dominantním složkám vesmíru (temná hmota a temná energie), můžeme si hrát s vlastnostmi obou," řekl Hildebrandt. „Naše měření by například mohly vysvětlit různé formy temné energie (složitější než nejjednodušší možnost, kterou je Einsteinova„ kosmologická konstanta “). Další vzrušující možnost je, že se jedná o znamení toho, že zákony gravitace na stupnici vesmíru se liší od obecné relativity. Zatím můžeme jen říci, že se zdá, že něco není zcela v pořádku! “
