Tajemnicza ciemna materia została zmapowana z najdrobniejszymi szczegółami

Opisywana jest jako najbardziej szczegółowa mapa wpływu ciemnej materii w całej historii kosmosu.

Teleskop w Chile śledził rozmieszczenie tych rozmytych obiektów na jednej czwartej nieba i przez prawie 14 miliardów lat.

Rezultat był po raz kolejny genialnym potwierdzeniem pomysłów Einsteina.

Chociaż ciemna materia stanowi około 85% całkowitej masy we wszechświecie, jest niezwykle trudna do wykrycia i wymyka się gotowemu opisowi.

Ale ciemna materia wpływa na wielkoskalową strukturę wszystkiego, co widzimy – gdzie znajdują się wszystkie galaktyki i gdzie znajdują się puste przestrzenie. Są rusztowaniem, na którym wisi widzialna struktura wszechświata.

Nie emituje ani nie pochłania światła. Jedynym sposobem, w jaki można jasno wywnioskować jego istnienie, jest jego interakcja z grawitacją.

Duże, obracające się galaktyki gwiazd oddalałyby się od siebie, gdyby nie niewidzialna masa, która przyciąga je do siebie i utrzymuje w nienaruszonym stanie.

Ale ciemna materia będzie się wyginać, czyli soczewka, światło tła i tak właśnie miejsce jej pobytu zostało określone przez Atacama Cosmology Telescope (ACT).

Obiekt w Chile zaobserwował kosmiczne mikrofalowe tło lub CMB – rozproszoną, ale słabą poświatę promieniowania długofalowego, które dociera do nas z krawędzi widzialnego wszechświata.

ACT zidentyfikował subtelne zniekształcenia w tym starożytnym świetle wprowadzonym, gdy przechodziło ono przez wszystkie interweniujące materiały.

Można to porównać do sposobu, w jaki światło załamuje się, przechodząc przez wybrzuszenia i wybrzuszenia w starym witrażu.

Jeśli wiesz, na co patrzysz z zewnątrz, możesz użyć zniekształceń, aby powiedzieć coś o szkle.

W ten sam sposób CMB można zdekodować, aby ujawnić wszystkie struktury zaangażowane w ich podróż do nas.

W przeszłości zdarzały się podobne detekcje „soczewkowania grawitacyjnego”, w szczególności przez obserwatorium Planck Europejskiej Agencji Kosmicznej dziesięć lat temu. Ale ACT przewyższa wszystkich pod względem dokładności i czułości.

Kolejne eksperymenty wskazują, że kosmiczna zawartość obejmuje:

Wszechświat ma 13,8 miliarda lat

Na zdjęciu u góry tej strony kolorowe obszary to części nieba badane przez teleskop.

Pomarańczowe obszary pokazują, gdzie wzdłuż linii wzroku znajduje się większa masa lub materiał; fioletowy tam, gdzie jest mniej. Typowe cechy rozciągają się na setki milionów lat świetlnych.

Szaro-białe obszary pokazują, gdzie zanieczyszczone światło z pyłu w naszej galaktyce Drogi Mlecznej przesłoniło głębszy widok.

Dystrybucja substancji jest zgodna z oczekiwaniami naukowymi.

ACT zauważa, że ​​„bryła” i tempo rozszerzania się Wszechświata po 14 miliardach lat ewolucji są dokładnie tym, czego można oczekiwać od Modelu Standardowego kosmologii, który u podstaw zawiera teorię grawitacji Einsteina (ogólną teorię względności).

Ostatnie pomiary wykorzystujące alternatywne światło tła, emitowane przez gwiazdy w galaktykach, a nie CMB, wykazały, że we wszechświecie brakuje wystarczającej liczby gromad.

To jedno z tych „kosmicznych napięć”, o których wszyscy mówimy” – powiedziała profesor Jo Dunkley z Uniwersytetu Princeton w USA. „Ale dzięki temu nowemu odkryciu znajdujemy odpowiednią ilość zbryleń – bez napięcia!” powiedział BBC News. Więc jeśli istnieje napięcie, jest to coś, co pojawia się w danych galaktyki – nie w naszych danych”.

Inne napięcie ma związek z tempem rozszerzania się wszechświata – liczbą zwaną stałą Hubble’a.

Kiedy Planck przyjrzał się fluktuacjom temperatury w CMB, określił szybkość na około 67 kilometrów na sekundę na megaparsek (1 megaparsek to 3,26 miliona lat świetlnych).

Innymi słowy – ekspansja wzrasta w tempie 67 kilometrów na sekundę na każde 3,26 miliona lat świetlnych, na które patrzymy w kosmos.

Jest to różnica, której nie da się łatwo wytłumaczyć.

ACT, który wykorzystuje swoją technologię soczewek do określania tempa ekspansji, daje liczbę podobną do liczby Plancka. „Jest bardzo blisko – około 68 kilometrów na sekundę na megaparsek” – powiedział dr Matthew Madhavashiril z University of Pennsylvania.

Członek zespołu ACT, profesor Blake Sherwin z University of Cambridge w Wielkiej Brytanii, dodał: „My, Planck i wiele innych sond mamy minusy. Oczywiście możesz mieć scenariusz, w którym pomiary są prawidłowe i pojawia się nowa fizyka, która wyjaśnia rozbieżności. Ale używamy niezależnych technik i myślę, że teraz zaczynamy wypełniać lukę, w której wszyscy możemy jeździć na tej nowej fizyce, a jeden z pomiarów musi być błędny.

Artykuły opisujące nowe odkrycia zostały przesłane do The Astrophysical Journal i opublikowane w stronie ACT.

Teleskop, który działał od 2007 do 2022 roku przed demontażem, został sfinansowany przez amerykańską National Science Foundation. Współpraca naukowa nie zakończyła jeszcze analizy wszystkich swoich danych.