Vir millennia is mense gefassineer deur die geheimenisse van die kosmos. Van antieke beskawings soos die Babiloniërs, Grieke en Egiptenare tot hedendaagse sterrekundiges, het die aanloklikheid van die sterrehemel ontelbare soeke geïnspireer om ontrafel die geheime van die heelal.
Navorsing deur die Atacama Cosmology Telescope-samewerking het uitgeloop op 'n baanbrekende nuwe kaart van donker materie wat oor 'n kwart van die hele lug versprei is, tot diep in die kosmos. Bevindinge bied verdere ondersteuning aan Einstein se teorie van algemene relatiwiteit, wat vir meer as 'n eeu die grondslag van die standaardmodel van kosmologie is, en bied nuwe metodes om donker materie te ontmystifiseer. Beeldkrediet: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation
Alhoewel modelle wat die kosmos verduidelik al vir eeue bestaan, is die veld van kosmologie, waarin wetenskaplikes kwantitatiewe metodes gebruik om insigte in die heelal se evolusie en struktuur te verkry, betreklik ontluikende. Die grondslag daarvan is in die vroeë 20ste eeu gevestig met die ontwikkeling van Albert Einstein se teorie van algemene relatiwiteit, wat nou dien as die basis vir die standaardmodel van kosmologie.
Nou, 'n stel vraestelle voorgelê aan Die Astro Journal deur navorsers van die Atacama Kosmologie Teleskoop (ACT)-samewerking het 'n baanbrekende nuwe beeld aan die lig gebring wat die mees gedetailleerde kaart van materie wys, versprei oor 'n kwart van die hele lug, tot diep in die kosmos. Dit bevestig Einstein se teorie oor hoe massiewe strukture groei en lig buig, met 'n toets wat oor die hele ouderdom van die heelal strek.
"Ons het 'n nuwe massakaart gemaak met gebruik van vervormings van lig wat oorgebly het van die Oerknal," sê Mathew Madhavacheril, hoofskrywer van een van die referate en assistent professor in die Departement Fisika en Sterrekunde at die Universiteit van Pennsylvania. “Opmerklik genoeg verskaf dit metings wat toon dat beide die 'klonterigheid' van die heelal en die tempo waarteen dit groei ná 14 miljard jaar van evolusie net is wat jy sou verwag van ons standaardmodel van kosmologie gebaseer op Einstein se swaartekragteorie .”
Die skrywers merk op dat die klonterigheidskwaliteit toegeskryf word aan die ongelyke verspreiding van donker materie deur die heelal en dat die groei daarvan in ooreenstemming met vroeëre voorspellings gebly het. En ondanks die feit dat dit 85% van die heelal uitmaak en die evolusie daarvan beïnvloed het, was donker materie moeilik om op te spoor omdat dit nie met lig of ander vorme van elektromagnetiese straling in wisselwerking tree nie. Sover ons weet, tree donker materie slegs in wisselwerking met swaartekrag.
Befonds deur die National Science Foundation, is die ACT gebou deur Penn en Princeton Universiteit en het begin waarnemings om die ontwykende donker materie op te spoor in 2007. Die meer as 160 medewerkers wat data van ACT gebou en versamel het, wat in die hoë Chileense gebied geleë is. Andes, waarneem lig wat uitstraal na die aanbreek van die heelal se vorming, die Oerknal—toe die heelal net 380,000 XNUMX jaar oud was. Kosmoloë verwys dikwels na hierdie diffuse lig wat ons hele heelal vul as die "babaprentjie van die heelal", maar formeel staan dit bekend as kosmiese mikrogolfagtergrondstraling (CMB).
Die span volg hoe die swaartekrag van groot, swaar strukture, insluitend donker materie, die CMB op sy 14-miljard jaar lange reis na ons laat skeeftrek, soos hoe 'n vergrootglas lig buig terwyl dit deur sy lens beweeg.
"Toe ons hierdie eksperiment in 2003 voorgestel het, het ons geen idee gehad van die volle omvang van inligting wat uit ons teleskoop onttrek kon word nie," sê Mark Devlin, die Reese Flower Professor in Sterrekunde by die Penn en die adjunkdirekteur van ACT.“Ons is dit te danke aan die slimmigheid van die teoretici, die baie mense wat nuwe instrumente gebou het om ons teleskoop meer sensitief te maak en die nuwe ontledingstegnieke wat ons span ontwikkel het. met.”
Penn-navorsers Gary Bernstein en Bhuvnesh Jain het navorsing gelei om donker materie te karteer deur sigbare lig te gebruik wat van relatief nabygeleë sterrestelsels uitgestraal word, in teenstelling met lig van die CMB. "Interessant genoeg het ons gevind dat materie 'n bietjie minder klonterig is as wat die eenvoudigste teorie voorspel," sê Jain, "Mark en Mathew se pragtige werk op die CMB stem egter perfek ooreen met die teorie."
Beeldkrediet: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation
"Die pragtige ACT-donkermateriekaarte beperk die tye en plekke waar die eenvoudigste teorie verkeerd kan gaan, ernstig," sê Bernstein. "Een spekulasie is dat 'n nuwe kenmerk van swaartekrag of donker energie net in die laaste paar miljard jaar verskyn, nadat die era ACT meet."
ACT, wat vir 15 jaar gewerk het, is in September 2022 uit diens gestel. Nietemin word verwag dat meer referate wat resultate van die finale stel waarnemings aanbied, binnekort ingedien sal word, en die Simons Sterrewag sal toekomstige waarnemings op dieselfde plek doen, met 'n nuwe teleskoop wat na verwagting in 2024 sal begin werk. Hierdie nuwe instrument sal in staat wees om die lug byna 10 keer vinniger as ACT te karteer.
