Oamenii de știință au cartografiat materia întunecată din jurul galaxiilor din universul timpuriu

Oamenii de știință au cartografiat materia întunecată din jurul unora dintre cele mai timpurii și mai îndepărtate galaxii de până acum.

Cele 1,5 milioane de galaxii apar așa cum erau în urmă cu 12 miliarde de ani, adică la mai puțin de 2 miliarde de ani după Big Bang. Aceste galaxii distorsionează fundalul cosmic de microunde – lumina emisă în timpul unei epoci și mai timpurii a universului – așa cum se vede de pe Pământ. Această distorsiune, numită lentilă gravitațională, dezvăluie distribuția materiei întunecate din jurul acestor galaxii, au raportat oamenii de știință în raportul publicat în ediția din 5 august a revistei Physical Review Letters.

Înțelegerea modului în care materia întunecată se adună în jurul galaxiilor la începutul istoriei universului ar putea spune oamenilor de știință mai multe despre această substanță misterioasă. Și, în viitor, această tehnică de lentile ar putea, de asemenea, să îi ajute pe oamenii de știință să dezlege un mister despre modul în care materia se aglomerează în univers.

Materia întunecată este o substanță necunoscută, masivă, care înconjoară galaxiile. Oamenii de știință nu au detectat niciodată în mod direct materia întunecată, dar pot observa efectele sale gravitaționale asupra cosmosului (SN: 7/22/22). Unul dintre aceste efecte este lentila gravitațională: Când lumina trece pe lângă o galaxie, masa acesteia curbează lumina ca o lentilă. Cât de mult se curbează lumina dezvăluie masa galaxiei, inclusiv materia întunecată a acesteia.

Este dificil de cartografiat materia întunecată din jurul unor galaxii atât de îndepărtate, spune cosmologul Hironao Miyatake de la Universitatea Nagoya din Japonia. Acest lucru se datorează faptului că oamenii de știință au nevoie de o sursă de lumină care este mai îndepărtată decât galaxia care acționează ca lentilă. În mod obișnuit, oamenii de știință folosesc galaxii și mai îndepărtate ca sursă de lumină. Dar atunci când se privește atât de adânc în spațiu, aceste galaxii sunt greu de găsit.

Așa că, în schimb, Miyatake și colegii săi au apelat la fondul cosmic de microunde, cea mai veche lumină din univers. Echipa a folosit măsurători ale lentilei fondului cosmic de microunde de la satelitul Planck, combinate cu o multitudine de galaxii îndepărtate observate de Telescopul Subaru din Hawaii (SN: 7/24/18). „Efectul de lentilă gravitațională este foarte mic, așa că avem nevoie de o mulțime de galaxii lentilă”, spune Miyatake. Distribuția materiei întunecate în jurul galaxiilor a corespuns așteptărilor, raportează cercetătorii.

Cercetătorii au estimat, de asemenea, o cantitate numită sigma-8, o măsură a cât de „aglomerată” este materia în cosmos. De ani de zile, oamenii de știință au găsit indicii că diferite măsurători ale sigma-8 nu sunt în dezacord între ele (SN: 8/10/20). Acest lucru ar putea fi un indiciu că ceva este în neregulă cu teoriile oamenilor de știință despre univers. Dar dovezile nu sunt concludente.

„Unul dintre cele mai interesante lucruri din cosmologie în acest moment este dacă această tensiune este reală sau nu”, spune cosmologul Risa Wechsler de la Universitatea Stanford, care nu a fost implicat în studiu. „Acesta este un exemplu foarte bun al uneia dintre tehnicile care vor ajuta la clarificarea acestui aspect”.

Măsurarea sigma-8 folosind galaxii timpurii și îndepărtate ar putea ajuta la dezvăluirea a ceea ce se întâmplă. „Doriți să măsurați această cantitate, acest sigma-8, din cât mai multe perspective posibile”, spune cosmologul Hendrik Hildebrandt de la Universitatea Ruhr Bochum din Germania, care nu a fost implicat în studiu.

Dacă estimările din diferite epoci ale universului nu sunt în dezacord între ele, acest lucru ar putea ajuta fizicienii să elaboreze o nouă teorie care ar putea explica mai bine cosmosul. În timp ce noua măsurare a lui sigma-8 nu este suficient de precisă pentru a rezolva dezbaterea, proiectele viitoare, cum ar fi Observatorul Rubin din Chile, ar putea îmbunătăți estimarea (SN: 1/10/20).