Oamenii de știință au cartografiat materia întunecată din jurul unora dintre cele mai vechi și mai îndepărtate galaxii descoperite până în prezent.
Cele 1,5 milioane de galaxii apar în prezent așa cum au fost acum 12 miliarde de ani, sau la mai puțin de 2 miliarde de ani după Big Bang. Aceste galaxii distorsionează fundalul cosmic cu microunde – lumina emisă într-o epocă și mai timpurie a universului – așa cum este observată de pe Pământ. Această distorsiune, numită lentilă gravitațională, dezvăluie distribuția materiei întunecate în jurul acelor galaxii, raportează oamenii de știință în jurnalul Physical Review Letters din 5 august 2022.
Înțelegerea modului în care materia întunecată se adună în jurul galaxiilor la începutul istoriei universului le-ar putea spune oamenilor de știință mai multe despre substanța misterioasă. În viitor, această tehnică de lentilă ar putea ajuta, de asemenea, oamenii de știință să dezvăluie un mister asupra modului în care materia se adună în mai multe aglomerări în univers.
Materia întunecată este o substanță necunoscută, masivă, care înconjoară galaxiile. Oamenii de știință nu au detectat niciodată în mod direct materia întunecată, dar pot observa efectele gravitaționale ale acesteia asupra cosmosului. Unul dintre aceste efecte este lentila gravitațională: când lumina trece pe lângă o galaxie, masa ei îndoaie lumina ca o lentilă. Prin determinarea nivelului de îndoire a luminii se poate afla masa galaxiei, inclusiv materia ei întunecată.
„Este dificil să cartografiezi materia întunecată în jurul unor galaxii atât de îndepărtate”, spune cosmologul Hironao Miyatake din cadrul Universității Nagoya din Japonia. Acest lucru este dificil deoarece oamenii de știință au nevoie de o sursă de lumină care este mai departe decât galaxia care să acționează ca o lentilă. De obicei, oamenii de știință folosesc galaxii și mai îndepărtate ca sursă a acelei lumini. Dar când privesc atât de departe în spațiu, acele galaxii sunt greu de găsit.
În schimb, Miyatake și colegii săi au apelat la fundalul cosmic cu microunde, cea mai veche lumină din univers. Echipa a folosit măsurători ale lentilei fondului cosmic cu microunde de la satelitul Planck, combinate cu o multitudine de galaxii îndepărtate observate de Telescopul Subaru din Hawaii. „Efectul lentilelor gravitaționale este foarte mic, așa că avem nevoie de o mulțime de galaxii cu lentile”, spune Miyatake. Distribuția materiei întunecate în jurul galaxiilor s-a potrivit așteptărilor, raportează cercetătorii.
De asemenea, cercetătorii au estimat o cantitate numită sigma-8, o măsură a cât de „aglomerată” este materia în cosmos. De ani de zile, oamenii de știință au găsit indicii că diferitele măsurători ale sigma-8 se contrazic. Acest lucru ar putea fi un indiciu că ceva nu este în regulă cu teoriile despre univers ale oamenilor de știință. Dar dovezile nu sunt concludente.
„Unul dintre cele mai interesante lucruri în cosmologie în acest moment este dacă această tensiune este reală sau nu. Acesta este un exemplu foarte frumos al uneia dintre tehnicile care vor ajuta la dezvăluirea misterului”, spune cosmologul Risa Wechsler din cadrul Universității Stanford, care nu a fost implicat în studiu.
Dacă estimările din diferite epoci ale universului nu sunt de acord între ele, asta ar putea ajuta fizicienii să elaboreze o nouă teorie care ar putea explica mai bine cosmosul. În timp ce noua măsurare a sigma-8 nu este suficient de precisă pentru a soluționa dezbaterea, proiectele viitoare, cum ar fi Observatorul Rubin din Chile, ar putea îmbunătăți estimarea.