Tento týden vědci s Průzkum temné energie Spolupráce (DES) vydala první ze série podrobných map mapujících rozložení temné hmoty odvozené z jejích gravitačních účinků. Nové mapy potvrzují současné teorie, které naznačují, že se galaxie budou tvořit tam, kde existují velké koncentrace temné hmoty. Nová data ukazují velká vlákna temné hmoty, kde leží viditelné galaxie a kupy galaxií, a kosmické dutiny, kde sídlí jen velmi málo galaxií.
'Naše dosavadní analýza je v souladu s tím, co předpovídá současný obraz vesmíru,' řekl Chihway Chang ze Švýcarského federálního technologického institutu (ETH) v Curychu, spoluvedoucí analýzy. 'Při přiblížení na mapách jsme změřili, jak temná hmota obklopuje galaxie různých typů a jak se společně vyvíjejí v průběhu kosmického času.'
Výzkum a mapy, které pokrývají velkou oblast oblohy, jsou výsledkem masivního úsilí mezinárodního týmu z USA, Velké Británie, Španělska, Německa, Švýcarska a Brazílie. Své nové výsledky oznámili na setkání Americké fyzikální společnosti (APS) v Baltimoru v Marylandu.
Podle kosmologů, temná hmota částice proudí a v průběhu času se shlukují v určitých oblastech vesmíru, často na stejných místech, kde se formují a shlukují galaxie. Postupem času se napříč vesmírem rozvine „kosmická síť“. I když je temná hmota neviditelná, expanduje s vesmírem a cítí přitažlivost gravitace. Astrofyzici pak mohou rekonstruovat jeho mapy průzkumem milionů galaxií, podobně jako by se dalo usuzovat na měnící se orientaci hejna ptáků z jeho stínu pohybujícího se po zemi.
Vědci z DES vytvořili mapy jedním z nejvýkonnějších digitálních fotoaparátů na světě, 570megapixelovým Tmavá energetická kamera (DECam), který je zvláště citlivý na světlo ze vzdálených galaxií. Je namontován na 4metrovém dalekohledu Victor M. Blanco, který se nachází na meziamerické observatoři Cerro Tololo v severním Chile. Každý z jeho snímků zaznamenává data z oblasti 20krát větší než Měsíc, než je vidět ze Země.
Kromě toho DECam sbírá data téměř desetkrát rychleji než předchozí stroje. Podle Davida Bacona z Institutu kosmologie a gravitace na University of Portsmouth: „To nám umožňuje dívat se hlouběji do vesmíru a vidět účinky temné hmoty a temné energie s větší jasností. Ironií je, že ačkoli tyto temné entity tvoří 96 % našeho vesmíru, vidět je je těžké a vyžaduje to obrovské množství dat.“
Postříbřená kopule 4metrového dalekohledu Blanco drží DECam na meziamerické observatoři Cerro Tololo v Chile. (Foto kredit: T. Abbott a NOAO/AURA/NSF)
Dalekohled a jeho přístroje umožňují přesná měření pomocí techniky známé jako „gravitační čočky“. Astrofyzici studují malá zkreslení a smyk obrazů galaxií způsobených gravitační přitažlivostí temné hmoty kolem nich, podobně jako zdeformované obrazy objektů ve zvětšovacím skle, až na to, že čočkové galaxie pozorované vědci z DES mají alespoň 6 miliard světelných- let pryč.
Chang a Vinu Vikramovi (Argonne National Laboratory) vedli analýzu, pomocí které sledovali pavučinu temné hmoty v bezprecedentních detailech přes 139 čtverečních stupňů jižní polokoule. 'Při konstrukci těchto nových map jsme změřili sotva postřehnutelné deformace tvarů asi 2 milionů galaxií,' řekl Vikram. To představuje méně než 0,4 % celé oblohy, ale dokončený průzkum DES zmapuje v příštích několika letech více než 30násobek této oblasti.
Svou výzkumnou práci předložili k publikaci v nadcházejícím čísle časopisuMěsíční oznámení Královské astronomické společnostia tým DES ji veřejně zveřejnil jako součást souboru dokumentů o arXiv.org serveru v úterý.
Přesnost a detaily těchto velkých souvislých map vytvořených vědci z DES umožní testy dalších kosmologických modelů. „Jsem opravdu nadšený z toho, co nám tyto mapy řeknou o temné hmotě v kupách galaxií, zejména s ohledem na teorie modifikované gravitace,“ říká Robert Nichol (University of Portsmouth). Einsteinův model gravitace, obecná teorie relativity, by mohl být nesprávný ve velkých kosmologických měřítcích nebo v nejhustších oblastech vesmíru a pokračující výzkum s Dark Energy Survey usnadní vyšetřování tohoto.