A Carnegie Mellon Egyetem Rachel Mandelbaum által vezetett nemzetközi kutatócsoportja elkészíthette a legrészletesebb és legátfogóbb térképet az anyag háromdimenziós eloszlásáról az univerzumban, és a Hyper Suprime-Cam (HSC) adatok felhasználásával jelentősen megnövelte az emberi ismeretek körét a sötét energiáról. A tanulmányt közzétette a Japán Csillagászati Társaság.
A modern univerzum különböző helyszínek gyűjteménye. Amint az univerzum az elmúlt 14 milliárd évben kibővült, a galaxisokat és a sötét anyagot folyamatosan egyesíti a gravitáció, ami még töredezettebb tájat hoz létre, sűrűbb anyagcsomókkal és hatalmas üregekkel.
Az anyagot összefogó gravitációs erő befolyásolja a csillagászati tárgyak megfigyelését is. Amikor a fény távoli galaxisokból a Földre utazik, az útjában lévő más anyag gravitációs vonzereje, beleértve a sötét anyagot is, meghajlítja a fényt. Ennek eredményeként a galaxisok képei, amelyeket a teleszkópok mutatnak nekünk, kissé torzulnak – ezt a jelenséget gyengén gravitációs lencsének hívják. Ezekben a torzulásokban nagy mennyiségű információ található, a tudás tárháza a tudósok számára, akik jobban meg akarják érteni az anyag eloszlását az Univerzumban, és megtalálják a sötét energia természetének meghatározását.
A hawaii Subaru japán teleszkóp adatain alapuló HSC-térkép lehetővé tette a kutatók számára a gravitációs torzítás mérését mintegy 10 millió galaxis képén.
A Subaru teleszkóp lehetővé tette a tudósok számára, hogy időben sokkal jobban láthassák a galaxisokat, mint a korábbi megfigyelések. Például a Observation Mission Dark Energy Survey lehetővé tette, hogy az égbolt sokkal nagyobb területét hasonló pontossággal elemezhessék, mint a HSC, de csak a közeli univerzumot fedte le. Noha a HSC hatósugara szűkebb, nézete részletesebb, lehetővé téve a kutatók számára a halványabb galaxisok és a sötétebb anyagok eloszlásának egyértelműbb térképét.
A kutatócsoport összehasonlította térképüket a Planck űrügynökség műholdas megfigyelései által a világegyetem legkorábbi napjaiban mutatott ingadozásokkal. A HSC-mérések valamivel rosszabbak voltak, de statisztikailag még mindig összhangban voltak Planck megfigyeléseivel. Az a tény, hogy a HSC és más laza lencsevizsgálatok alacsonyabb eredményeket mutatnak, mint Planck, felveti a felkavaró kérdést, hogy a sötét energia valóban úgy viselkedik-e, mint Einstein kozmológiai állandója a tudományos közösségben.
“A térképünk jobb képet ad arról, hogy mennyi sötét energia létezik, és egy kicsit többet mesél a tulajdonságairól és arról, hogyan gyorsítja fel az univerzum tágulását” – mondta Mandelbaum. 'A HSC kiválóan kiegészíti más megfigyeléseket. A projektadatok egyesítése hatékony eszköz lesz, és lehetővé teszi számunkra, hogy sokkal többet tárjunk fel a sötét anyag és a sötét energia természetéről. ”
A gyenge gravitációs lencse okozta torzítás mérése nem könnyű feladat. A hatás meglehetősen kicsi, és a galaktikus formák torzulásait a légkör, a távcső és a detektor is okozhatja. A pontos eredmények elérése érdekében a kutatóknak tudniuk kell, hogy csak a gyenge lencse hatásait mérik.
Mandelbaum, a fizika docense és a Carnegie Mellon McWilliams Kozmológiai Központjának tagja szakértő e külső torzulások ellenőrzésében. Csapatával részletes szimulációkat készített a HSC felmérési adatokról a Hubble Űrtávcső képei alapján. Ezekkel a modellekkel alakjavításokat tudtak alkalmazni a galaxisra, hogy eltávolítsák az alaktorzulásokat, amelyeket a lencséktől eltérő hatások okoznak.
A bemutatott eredmény a misszió kezdetétől fogva végzett munka eredménye. Ha a HSC-tanulmány öt év alatt gyűjt adatokat, akkor még több információt nyújt a sötét energia viselkedéséről, valamint új adatokat szolgáltat a galaxisok és a galaxisok masszív halmazainak alakulásáról a világűrben, lehetővé téve az olyan objektumok, mint a szupernóvák, tanulmányozását, hogy részletesebben tanulmányozhassuk saját galaxisunkat, a Tejet Út.
