Po tisíciletí byli lidé fascinováni záhadami vesmíru. Od starověkých civilizací, jako jsou Babyloňané, Řekové a Egypťané až po moderní astronomy, půvab hvězdné oblohy inspiroval nespočet pátrání po odhalit tajemství vesmíru.
Výzkum ve spolupráci s kosmologickým dalekohledem Atacama vyvrcholil novou převratnou mapou temné hmoty rozmístěné po čtvrtině celé oblohy, zasahující hluboko do vesmíru. Zjištění poskytují další podporu Einsteinově obecné teorii relativity, která je základem standardního modelu kosmologie po více než století, a nabízejí nové metody k demystifikaci temné hmoty. Obrazový kredit: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation
Ačkoli modely vysvětlující vesmír existují po staletí, oblast kosmologie, ve které vědci využívají kvantitativní metody k získání náhledu na vývoj a strukturu vesmíru, je poměrně rodící se. Jeho základ byl založen na počátku 20. století s rozvojem obecné teorie relativity Alberta Einsteina, která nyní slouží jako základ pro standardní model kosmologie.
Nyní soubor dokumentů předložených Astrofyzikální žurnál od výzkumníků z Kosmologický dalekohled Atacama Spolupráce (ACT) odhalila nový převratný snímek, který ukazuje nejpodrobnější mapu hmoty rozmístěné po čtvrtině celé oblohy, zasahující hluboko do vesmíru. Potvrzuje Einsteinovu teorii o tom, jak masivní struktury rostou a ohýbají světlo, pomocí testu, který zahrnuje celý věk vesmíru.
„Vytvořili jsme novou hmotnostní mapu využívající zkreslení světla, které zbylo z Velkého třesku,“ říká Mathew Madhavacheril, hlavní autor jednoho z článků a odborný asistent v Ústav fyziky a astronomie at University of Pennsylvania. "Je pozoruhodné, že poskytuje měření, která ukazují, že jak "hrudkovitost" vesmíru, tak rychlost, jakou roste po 14 miliardách let evoluce, jsou přesně to, co byste očekávali od našeho standardního modelu kosmologie založeného na Einsteinově teorii gravitace. .“
Autoři poznamenávají, že kvalita hrudkovitosti je připisována nerovnoměrnému rozložení temné hmoty ve vesmíru a že její růst zůstal v souladu s dřívějšími předpověďmi. A přestože tvoří 85 % vesmíru a ovlivňuje jeho vývoj, temnou hmotu bylo těžké odhalit, protože neinteraguje se světlem ani jinými formami elektromagnetického záření. Pokud víme, temná hmota interaguje pouze s gravitací.
ACT, financovaný National Science Foundation, postavili Penn a Princeton University a v roce 2007 zahájila pozorování s cílem vystopovat nepolapitelnou temnou hmotu. Andy, pozorujte světlo vycházející po úsvitu formování vesmíru, Velkém třesku – když byl vesmír starý pouhých 160 380,000 let. Kosmologové často označují toto difúzní světlo, které vyplňuje celý náš vesmír, jako „dětský obrázek vesmíru“, ale formálně je známé jako kosmické mikrovlnné záření na pozadí (CMB).
Tým sleduje, jak gravitační síla velkých, těžkých struktur včetně temné hmoty deformuje CMB na jeho 14 miliardleté cestě k nám, jako jak lupa ohýbá světlo, když prochází jeho čočkou.
„Když jsme v roce 2003 navrhovali tento experiment, neměli jsme ponětí o plném rozsahu informací, které by bylo možné získat z našeho dalekohledu,“ říká Mark Devlin, Reese Flower profesor astronomie na Penn a zástupce ředitele ACT. „Vděčíme za to chytrosti teoretiků, mnoha lidem, kteří postavili nové přístroje, aby byl náš dalekohled citlivější, a novým analytickým technikám, které náš tým vymyslel. s."
Pennští výzkumníci Gary Bernstein a Bhuvnesh Jain vedli výzkum mapující temnou hmotu pomocí viditelného světla vyzařovaného z relativně blízkých galaxií na rozdíl od světla z CMB. "Je zajímavé, že jsme zjistili, že hmota je o něco méně hrudkující, než předpovídá nejjednodušší teorie," říká Jain. "Nicméně krásná práce Marka a Mathewa na CMB dokonale souhlasí s teorií."
Obrazový kredit: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation
"Ohromující mapy temné hmoty ACT výrazně zužují časy a místa, kde by se nejjednodušší teorie mohla pokazit," říká Bernstein. "Jednou spekulací je, že nový rys gravitace nebo temné energie se objevuje právě v posledních několika miliardách let, po éře měření ACT."
ACT, který fungoval 15 let, byl vyřazen z provozu v září 2022. Očekává se však, že brzy budou předloženy další dokumenty prezentující výsledky konečného souboru pozorování. Simonsova observatoř bude provádět budoucí pozorování na stejném místě s novým dalekohledem, který má začít provoz v roce 2024. Tento nový přístroj bude schopen mapovat oblohu téměř 10krát rychleji než ACT.
Zdroj: University of Pennsylvania
