Αυτήν την εβδομάδα, επιστήμονες με τη συνεργασία Dark Energy Survey (DES) κυκλοφόρησαν τον πρώτο σε μια σειρά λεπτομερών χαρτών που απεικονίζουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης που συνάγεται από τα βαρυτικά της αποτελέσματα. Τα νέα δεδομένα δείχνουν μεγάλες ίνες σκοτεινής ύλης όπου βρίσκονται ορατοί γαλαξίες και σμήνες γαλαξιών και κοσμικά κενά όπου κατοικούν πολύ λίγοι γαλαξίες.
«Η ανάλυσή μας μέχρι στιγμής είναι σύμφωνη με αυτό που προβλέπει η τρέχουσα εικόνα του σύμπαντος», δήλωσε ο Chihway Chang από το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (ETH) στη Ζυρίχη, συν-ηγέτης της ανάλυσης. «Μεγέθυνση στους χάρτες, έχουμε μετρήσει πόσο σκοτεινή ύλη περιβάλλει γαλαξίες διαφορετικών τύπων και πόσο μαζί εξελίσσονται με τον κοσμικό χρόνο».
Η έρευνα και οι χάρτες, που εκτείνονται σε μια μεγάλη περιοχή του ουρανού, είναι προϊόν μιας τεράστιας προσπάθειας μιας διεθνούς ομάδας από τις ΗΠΑ, το Ηνωμένο Βασίλειο, την Ισπανία, τη Γερμανία, την Ελβετία και τη Βραζιλία. Ανακοίνωσαν τα νέα τους αποτελέσματα στη συνάντηση της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας (APS) στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ.
Σύμφωνα με τους κοσμολόγους, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης ρέουν και συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου σε συγκεκριμένες περιοχές του κόσμου, συχνά στα ίδια μέρη όπου σχηματίζονται και συσσωρεύονται οι γαλαξίες. Με την πάροδο του χρόνου, ένας «κοσμικός ιστός» αναπτύσσεται σε όλο το σύμπαν. Αν και η σκοτεινή ύλη είναι αόρατη, επεκτείνεται με το σύμπαν και αισθάνεται την έλξη της βαρύτητας. Οι αστροφυσικοί μπορούν στη συνέχεια να ανακατασκευάσουν τους χάρτες του με την έρευνα εκατομμυρίων γαλαξιών, σαν να μπορεί κανείς να συμπεράνει τον μεταβαλλόμενο προσανατολισμό ενός σμήνους πουλιών από τη σκιά του που κινείται κατά μήκος του εδάφους.
Οι επιστήμονες της DES δημιούργησαν τους χάρτες με μία από τις πιο ισχυρές ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές στον κόσμο, τη φωτογραφική μηχανή Dark Energy 570 megapixel (DECam), η οποία είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στο φως από μακρινούς γαλαξίες. Είναι τοποθετημένο στο τηλεσκόπιο Victor M. Blanco 4 μέτρων, που βρίσκεται στο Διαμερικανικό Παρατηρητήριο Cerro Tololo στη βόρεια Χιλή. Κάθε μία από τις εικόνες της καταγράφει δεδομένα από μια περιοχή 20 φορές το μέγεθος του φεγγαριού όπως φαίνεται από τη γη.
Επιπλέον, το DECam συλλέγει δεδομένα σχεδόν δέκα φορές ταχύτερα από τα προηγούμενα μηχανήματα. Σύμφωνα με τον David Bacon, στο Ινστιτούτο Κοσμολογίας και Βαρύτητας του Πανεπιστημίου του Πόρτσμουθ, «Αυτό μας επιτρέπει να κοιτάμε βαθύτερα στο διάστημα και να δούμε τα αποτελέσματα της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας με μεγαλύτερη σαφήνεια. Κατά ειρωνικό τρόπο, αν και αυτές οι σκοτεινές οντότητες αποτελούν το 96% του σύμπαντος μας, το να τα βλέπουμε είναι δύσκολο και απαιτεί τεράστιες ποσότητες δεδομένων. "
Το τηλεσκόπιο και τα όργανα του επιτρέπουν ακριβείς μετρήσεις χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως «βαρυτικός φακός». Οι αστροφυσικοί μελετούν τις μικρές παραμορφώσεις και διάτμηση των εικόνων των γαλαξιών λόγω της βαρυτικής έλξης της σκοτεινής ύλης γύρω τους, παρόμοια με τις στρεβλωμένες εικόνες αντικειμένων σε ένα μεγεθυντικό φακό, εκτός από το ότι οι φακοί γαλαξίες που παρατηρούνται από τους επιστήμονες του DES είναι τουλάχιστον 6 δισεκατομμύρια φως - χρόνια μακριά.
Οι Chang και Vinu Vikram (Εθνικό Εργαστήριο Argonne) οδήγησαν την ανάλυση, με την οποία ανίχνευσαν τον ιστό της σκοτεινής ύλης με άνευ προηγουμένου λεπτομέρειες σε 139 τετραγωνικούς βαθμούς του νότιου ημισφαιρίου. «Μετρήσαμε τις μόλις αντιληπτές παραμορφώσεις σε σχήματα περίπου 2 εκατομμυρίων γαλαξιών για την κατασκευή αυτών των νέων χαρτών», δήλωσε ο Βίκραμ. Αυτό αντιστοιχεί σε λιγότερο από 0,4% του συνόλου του ουρανού, αλλά η ολοκληρωμένη έρευνα DES θα απεικονίσει περισσότερες από 30 φορές αυτήν την περιοχή τα επόμενα χρόνια.
Υπέβαλαν το ερευνητικό τους έγγραφο για δημοσίευση σε ένα επερχόμενο τεύχος του Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, και η ομάδα DES το δημοσίευσε δημοσίως ως μέρος ενός συνόλου εγγράφων στον διακομιστή arXiv.org την Τρίτη.
Η ακρίβεια και η λεπτομέρεια αυτών των μεγάλων συνεχόμενων χαρτών που παράγονται από τους επιστήμονες του DES θα επιτρέψουν δοκιμές άλλων κοσμολογικών μοντέλων. «Είμαι πραγματικά ενθουσιασμένος για το τι θα μας πουν αυτοί οι χάρτες για τη σκοτεινή ύλη στα σμήνη των γαλαξιών, ειδικά σε σχέση με τις θεωρίες της τροποποιημένης βαρύτητας», λέει ο Robert Nichol (Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ). Το μοντέλο της βαρύτητας του Αϊνστάιν, η γενική σχετικότητα, θα μπορούσε να είναι λανθασμένο σε μεγάλες κοσμολογικές κλίμακες ή στις πυκνότερες περιοχές του σύμπαντος και η συνεχιζόμενη έρευνα με την Έρευνα Σκοτεινής Ενέργειας θα διευκολύνει τις έρευνες για αυτό.
