Στρεβλωμένα οράματα του κοσμικού φόντου μικροκυμάτων - το πρώιμο ανιχνεύσιμο φως - επιτρέπουν στους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν τη συνολική ποσότητα ορατής και αόρατης ύλης σε όλο το σύμπαν.
Περίπου το 85 τοις εκατό όλης της ύλης στο σύμπαν είναι σκοτεινή ύλη, αόρατη ακόμη και με τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια, αλλά ανιχνεύεται από τη βαρυτική του έλξη.
Για να βρουν τη σκοτεινή ύλη, οι αστρονόμοι αναζητούν ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός: όταν η βαρυτική έλξη της σκοτεινής ύλης κάμπτει και ενισχύει το φως από ένα πιο μακρινό αντικείμενο. Στην πιο εκκεντρική μορφή του οδηγεί σε πολλές εικόνες σε σχήμα τόξου απόμακρων κοσμικών αντικειμένων.
Αλλά υπάρχει μια προειδοποίηση εδώ: για να ανιχνευθεί η σκοτεινή ύλη πρέπει να υπάρχει ένα αντικείμενο ακριβώς πίσω από αυτό. Τα «αστέρια» πρέπει να ευθυγραμμιστούν.
Σε μια πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής τον Δρ. James Geach του Πανεπιστημίου του Hertfordshire στο Ηνωμένο Βασίλειο, οι αστρονόμοι έχουν ρίξει τα μάτια τους στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB).
«Το CMB είναι το πιο μακρινό / παλαιότερο φως που μπορούμε να δούμε», δήλωσε ο Δρ Geach στο Space Magazine. «Μπορεί να θεωρηθεί ως επιφάνεια, που φωτίζει ολόκληρο το σύμπαν».
Τα φωτόνια από το CMB σπρώχνονται προς τη Γη αφού το σύμπαν ήταν μόλις 380.000 ετών. Ένα μόνο φωτόνιο είχε την ευκαιρία να συναντήσει πολλές ύλες, έχοντας ανιχνεύσει αποτελεσματικά όλη την ύλη στο σύμπαν κατά μήκος της οπτικής του όρασης.
«Έτσι, η άποψή μας για το CMB είναι λίγο παραμορφωμένη από αυτό που φαίνεται εγγενώς - σαν να κοιτάζουμε το μοτίβο στο κάτω μέρος μιας πισίνας», δήλωσε ο Δρ Geach.
Σημειώνοντας τις μικρές παραμορφώσεις στο CMB, μπορούμε να ανιχνεύσουμε όλη τη σκοτεινή ύλη σε ολόκληρο το σύμπαν. Αλλά το να κάνεις αυτό είναι εξαιρετικά δύσκολο.
Η ομάδα παρατήρησε τον νότιο ουρανό με το τηλεσκόπιο Νότιου Πόλου, ένα τηλεσκόπιο 10 μέτρων σχεδιασμένο για παρατηρήσεις στο φούρνο μικροκυμάτων. Αυτή η μεγάλη, πρωτοποριακή έρευνα παρήγαγε έναν χάρτη CMB του νότιου ουρανού, ο οποίος ήταν συνεπής με προηγούμενα δεδομένα CMB από τον δορυφόρο Planck.
Οι χαρακτηριστικές υπογραφές του βαρυτικού φακού με την παρέμβαση της ύλης δεν μπορούν να εξαχθούν με το μάτι. Οι αστρονόμοι βασίστηκαν στη χρήση μιας καλά αναπτυγμένης μαθηματικής διαδικασίας. Δεν θα πάμε στις άσχημες λεπτομέρειες.
Αυτό παρήγαγε έναν «χάρτη της συνολικής προβλεπόμενης πυκνότητας μάζας μεταξύ μας και του CMB. Αυτό είναι αρκετά απίστευτο αν το σκεφτείτε - είναι μια τεχνική παρατήρησης για τη χαρτογράφηση όλης της μάζας στο σύμπαν, πίσω στο CMB », εξήγησε ο Δρ Geach.
Αλλά η ομάδα δεν ολοκλήρωσε την ανάλυσή τους εκεί. Αντ 'αυτού, συνέχισαν να μετρούν το φακό CMB στις θέσεις των κβάζαρ - ισχυρές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα των πρώτων γαλαξιών.
«Βρήκαμε ότι περιοχές του ουρανού με μεγάλη πυκνότητα κβάζαρ έχουν σαφώς ισχυρότερο σήμα φακού CMB, υπονοώντας ότι τα κβάζαρ βρίσκονται πράγματι σε δομές ύλης μεγάλης κλίμακας», δήλωσε ο Δρ Ryan Hickox του Dartmouth College - δεύτερος συγγραφέας της μελέτης - είπε στο Space Magazine.
Τέλος, ο χάρτης CMB χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της μάζας αυτών των φωτοστέφανων σκοτεινής ύλης. Αυτά τα αποτελέσματα ταιριάζουν με εκείνα που προσδιορίστηκαν σε παλαιότερες μελέτες, οι οποίες εξέτασαν πώς τα κβάζαρ συγκεντρώθηκαν στο διάστημα, χωρίς καμία αναφορά στο CMB.
Τα συνεπή αποτελέσματα μεταξύ δύο ανεξάρτητων μετρήσεων είναι ένα ισχυρό επιστημονικό εργαλείο. Σύμφωνα με τον Δρ Hickox, δείχνει ότι «έχουμε μια ισχυρή κατανόηση για το πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες βρίσκονται σε δομές μεγάλης κλίμακας και ότι (για άλλη μια φορά) ο Αϊνστάιν είχε δίκιο».
Το έγγραφο έγινε αποδεκτό για δημοσίευση στο Astrophysical Journal Letters και είναι διαθέσιμο για λήψη εδώ.
