Ensimmäinen yksityiskohtainen kartta pimeän aineen jakautumisesta universumissa on laadittu

Tähtitieteilijät ovat epäillyt sitä vuosikymmeniäuniversumissa on enemmän ainetta kuin voidaan nähdä. Pimeä aine, kuten pimeä energia, pysyy salaperäisenä, mutta sen olemassaolo on päätelty siitä tosiasiasta, että galaksit käyttäytyvät arvaamattomilla tavoilla. Esimerkiksi se, että galaksit pysyvät ryhmiteltyinä ja että galaksit klusteissa liikkuvat odotettua nopeammin. Kuten uuden tutkimuksen kirjoittajat huomauttavat, näkyvät galaksit muodostuvat pimeän aineen tiheimmille alueille: kun katsomme yötaivaalle, näemme kaukaisten galaksien valon, mutta emme ympäröivää pimeää ainetta, aivan kuin katsoisimme galaksia. yökaupungin valot. Laskemalla, kuinka painovoima vääristää valoa - tätä tekniikkaa kutsutaan gravitaatiolinssiksi - tähtitieteilijät saavat täydellisen kuvan sekä näkyvästä että näkymätönstä aineesta universumissa. Uuden tutkimuksen tulokset osoittivat, että aine jakautuu universumissa tavalla, joka on yhdenmukainen standardin kosmologisen mallin - maailmankaikkeuden parhaan modernin mallin - ennusteiden kanssa. Tässä artikkelissa kuvataan, kuinka tiedemiehet onnistuivat laatimaan yksityiskohtaisimman kartan salaperäisen pimeän aineen jakautumisesta universumissa.

Tutkijat ovat luoneet kaikkien aikojen suurimman pimeän aineen kartan - näkymätön aineen, jonka uskotaan muodostavan 80 prosenttia kaikesta maailmankaikkeuden aineesta.

Asia jota ei voi nähdä

Tähtitieteilijät kurkistamassa yötaivaalle1900-luvulla havaittiin jotain outoa - tarkkaillessaan taivaankappaleiden liikettä, he havaitsivat, että se poikkeaa taivaanmekaniikan laeista. Yleensä tällainen poikkeama johtui tuntemattoman materiaalikappaleen (tai useamman) läsnäolosta lähellä - näin Neptunus ja tähti Sirius B löydettiin. Mutta näin ei aina ollut.

Ensimmäistä kertaa "pimeä aine" havaitsemattomanahollantilainen tähtitieteilijä Jacobus Kaptein kuvaili vuonna 1922 aineen, jonka olemassaoloa voidaan arvioida vain sen painovoiman perusteella. Myöhemmin hänen oppilaansa Jan Oort julkaisi vuonna 1932 tarkemman arvion pimeän aineen tiheydestä Linnunradassa (perustuu tähtien pystysuuntaisten värähtelyjen analyysiin suhteessa galaksin tasoon). Tiedemiesten noiden vuosien työn ansiosta uskottiin, että pimeä aine on kirjaimellisesti maailmankaikkeuden pimeä aine, joka ei säteile tarpeeksi valoa.

Pimeä aine ei sovellu suoraan havainnointiin, koska se ei osallistu sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen.

Nykyään tiedämme, että pimeä aine on80% maailmankaikkeudesta. Todisteita sen olemassaolosta nykyään ovat gravitaatiolinssien avulla saadut tiedot sekä tietokonemallit, jotka kuvaavat galaksien ja muiden taivaankappaleiden liikettä havaittavassa universumissa.

Katso myös: Onko mahdollista havaita pimeää ainetta maapallolla tai aurinkokunnassa?

Koska aine taivuttaa aika-avaruutta,tähtitieteilijät voivat kartoittaa sen olemassaolon katsomalla valoa, joka putoaa maan päälle kaukaisista galakseista. Jos valo on vääristynyt, se tarkoittaa, että etualalla on ainetta, joka taivuttaa valoa lähestyessään meitä.

Valon vääristäminen

Uudessa tutkimuksessa tähtitieteilijöiden ryhmäDark Energy Survey (DES) käytti tekoälyä analysoimaan 100 miljoonan galaksin kuvia. Tiedemiehet tutkivat huolellisesti niiden muotoa nähdäkseen, oliko niistä tuleva valo vääristynyt.

”Uusi kartta edustaa koko alueen sijaintiahavaittujen galaksien etualalla olevaa ainetta ja se peittää neljänneksen eteläisen pallonpuoliskon taivaasta”, New Scientist kirjoittaa tutkimukseen viitaten.

Pimeä aine on maailmankaikkeuden runsain aine.

Niall Jeffrey University CollegestaLondon, DES-tiimin jäsen, huomauttaa: "On todella ihme nähdä nämä valtavat piilotetut rakenteet suurella alueella yötaivaalla." Mielenkiintoista on, että kartalla (se näyttää pääasiassa pimeää ainetta) voit nähdä hämähäkin rakennetta muistuttavan kuvan, jossa on tiheitä aineryppyjä, joita erottavat suuret ontelot. Mielenkiintoista on, että rakenteiden tarkkaileminen kosmisessa mittakaavassa voi auttaa tutkijoita vastaamaan universumia koskeviin peruskysymyksiin.

Haluatko aina olla tietoinen viimeisimmistä tiede- ja huipputekniikan uutisista? Tilaa uutiskanavamme sähkeessä, jotta et menetä mitään mielenkiintoista!

pimeän aineen kartta

Myös hanketta johtaneet tutkimuksen tekijätHuomaa, että uusi kartta näyttää uusia osia maailmankaikkeudesta, joita emme ole koskaan ennen nähneet. "Voimme todella nähdä kosmisen verkon rakenteen, mukaan lukien nämä valtavat rakenteet, joita kutsutaan kosmisiksi tyhjiöiksi, jotka ovat maailmankaikkeuden erittäin pienitiheyksisiä alueita, joissa on hyvin vähän galakseja ja vähemmän ainetta."

Tiedemiehet ovat kiinnostuneita näistä rakenteista, koskaviittaavat siihen, että painovoima voi käyttäytyä eri tavalla niiden sisällä. Näin ollen kartta voi olla jatkotutkimuksen lähtökohta määrittämällä niiden muodot ja sijainnin. Kartta muun muassa tuo tutkijat lähemmäksi ymmärtämään, mistä maailmankaikkeus koostuu ja miten se on kehittynyt.

Kartan kirkkaimmat alueet osoittavat pimeän aineen tiheimpiä alueita, jotka vastaavat galaksien superjoukkoja, kun taas mustat täplät edustavat kosmisia tyhjiä alueita.

DES-ryhmän laskelmat osoittavat, että tämän aineen jakautuminen on yleensä yhdenmukainen standardimallin ennusteiden kanssa, se ei ole ihanteellinen.

Kosmologian vakiomallin mukaan maailmankaikkeusalkoi alkuräjähdyksestä, ja sitten se laajeni ja aine kehittyi Einsteinin painovoimaa kuvaavan yleisen suhteellisuusteorian mukaan. Nämä gravitaatiovoimat ovat luoneet aineen möykkyjä ja tyhjiä paikkoja, jotka muodostavat kosmisen verkon. Tässä artikkelissa puhuin lisää siitä, mikä tämä jättimäinen rakenne on.