Rossz csillagászat | 12 milliárd évvel ezelőtti sötét anyagot észleltek

Tudjuk, hogy létezik a sötét anyag – egy titokzatos anyag, amelynek tömege ötször nagyobb az univerzumban, mint amit “normális” anyagnak gondolunk, amiből te és én, és minden, amit látunk, készült. Hatásait a gravitációján keresztül látjuk, bár még nem tudjuk, miből áll. A sötét anyag befolyásolja a galaxisok forgását és mozgását az óriási galaxishalmazokban.

Hatását gravitációs lencséken keresztül is látjuk. A tömegnek gravitációja van, ami torzítja a teret. Ha elnézünk egy hatalmas objektum, például egy galaxis mellett, egy még távolabbi galaxisba, az előtérben lévő galaxis tömege eltorzítja a teret, torzítva a háttérgalaxis képét. Ez a távolabbi galaxis elkenődve, meggörbülve vagy akár megkettőzve jelenhet meg több képen is. Az előtérben lévő galaxis gravitációja lencseként működik, innen ered a név.

Meg tudjuk mérni a lencserendszerből kilépő fényt, és így mérhetjük normál anyagának tömegét. Ekkor megmérhetjük, hogy mennyire deformálja a távolabbi tárgyakat, és megkapjuk a teljes tömeget. A különbség az, hogy mennyi sötét anyag van benne. Ez a módszer az elmúlt években nagy sikerrel működött.

De van egy probléma. A Földtől bizonyos távolságra az egyes galaxisok túl homályosak ahhoz, hogy láthassák, ezért kifogyunk a használható háttérgalaxisokból. Ez kínos! Szeretnénk minél messzebbre tekinteni, mert minél tovább nézünk, annál távolabb tekintünk vissza az időben; a fénysebesség véges, ami azt jelenti, hogy minél távolabbra látunk egy tárgyat, annál hosszabb ideig tartott, amíg a fény eljut ide. Így viszont minél távolabb van egy tárgy, annál fiatalabbnak látjuk.

Szeretnénk tudni, hogy milyen volt a sötét anyag eloszlása, amikor az Univerzum nagyon fiatal volt, mert úgy gondoljuk, hogy a sötét anyag nem sokkal az Ősrobbanás után csomósodott össze, és bár ez történt, a normál anyagot ezekbe a csomókba húzta, amelyek aztán galaxisokat alkottak. . Ha tudjuk, hogyan nézett ki akkoriban a sötét anyag, jobban megérthetjük, hogyan keletkeztek a galaxisok. Nemcsak ez, hanem időbe telik, amíg maguk a galaxisok összetapadnak, hogy galaxishalmazokat, az univerzum legnagyobb szerkezeteit alkossanak. Olyan nagyok, hogy magának az univerzumnak az alakja, mérete és egyéb jellemzői a klaszterek vizsgálatával meghatározhatók.

Szóval hogyan tegyük ezt, ha nincsenek nagyon távoli galaxisaink, amelyeket fel kell tárnunk? Csillagászokból álló csapat talált ki egy módszert: Ne használjon lencsés galaxisokat a sötét anyag mérésére. Használja helyette az ősrobbanás háttérfényét.

Az univerzum születésének pillanata forró volt. Ahogy a kozmosz tágul, ez a tűzgömb kihűlt. Végül elég nagy és alacsony sűrűségű lett, hogy a fény áthaladjon rajta, és átlátszóvá vált. Ez több százezer évvel a robbanás után történt, és a kozmikus tágulás ezt a vörös fényt a spektrum mikrohullámú része, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felé tolta el. Ez a ragyogás nagyon sima volt, mindenhol hasonló volt az égre nézve. De a távoli galaxisok gravitációs lencséje eltorzítja ezt a simaságot, amitől egy kicsit összetapad.

Ezért a csillagászok az Európai Űrügynökség Planck műholdjának adatait használták fel, amely nagy pontossággal mérte meg ezt a fényt, és feltérképezték azokat a rendkívül távoli galaxisok felméréséhez, amelyet a Subaru teleszkóp látott a Hyper Suprime-Cam Strategic Survey programban. sok galaxis egy elképesztő 300 négyzetfokos égbolton keresztül – a telihold területének 1500-szorosa! Végül a csillagászok 1 473 106 galaxis körül (!!) vizsgálták meg a gravitációs lencsét, amelyek távolsága megbízhatóan mérhető. [link to paper]. Az ezekből a galaxisokból származó fény átlagosan 12 milliárd évbe telt, mire eljutott hozzánk, tehát olyannak látjuk őket, amilyennek körülbelül 1,8 milliárd évvel az Univerzum születése után voltak – sokkal távolabb, mint amennyi gravitációs lencse valaha is használt.

Meg tudták határozni ezeknek a galaxisoknak a tömegét az alapján, hogy mekkora lencsékkel rendelkeznek a kozmikus hátteret, és azt találták, hogy átlagosan a Nap tömegénél körülbelül 300 milliárdszor nagyobb sötét anyag glóriájuk van. Ez valójában sokkal kisebb tömegű, mint a saját Tejútrendszerünk, amelynek körülbelül 700 milliárd naptömege van. De aztán úgy látjuk ezeket a távoli galaxisokat, mint fiatal korukban, mielőtt olyan nagyra nőhettek volna, mint a mi galaxisunk.

Találtak is valami nagyon érdekeset. A kozmikus mikrohullámú háttér nem tökéletesen sima; egy kicsit csomós, ami egy kis csomósodást jelent az anyag eloszlásában a rendkívül korai univerzumban. Ezek a csomók összeomlottak, és létrehozták az első csillagokat és galaxisokat. A sötét anyag standard modellje bizonyos mértékű csomósodást jósol, de az új mérések valamivel kisebb értéket kapnak. Közel van, de nem teljesen ugyanaz, ami azt sugallja, hogy több történhet az univerzumban, mint gondolnánk.

Ez nagyon óvatos! Az új mérések egészséges mennyiségű bizonytalanságot tartalmaznak, így nehéz megmondani, hogy a nézeteltérés valódi-e vagy sem. A jó hír az, hogy a Subaru fő égboltfelmérése még nem fejeződött be, de ha elkészül, háromszor annyi égboltot fog lefedni, mint amennyit ebben a felmérésben használtak. Ez azt jelenti, hogy tudniuk kell egy kicsit rendezni a bizonytalanságokat. Emellett a következő években a mikrohullámú háttérsugárzás jobb mérésére is sor kerül, ami ott is segít.

Mindez még egészen új; A háttérsugárzás első megbízható mérése csak néhány évtizedes, és a gravitációs lencsés módszerek alkalmazása a galaxistömegek megszerzésére csak néhány évtizede létezik. Ez az új módszer egy újabb lépés ennek az egésznek a kitalálásában. A tudomány sosem készült el igazán; addig finomítjuk, amíg olyan megértést nem kapunk, amely illeszkedik a megfigyelésekhez és elméletileg értelmezhető. Még akkor sincs vége! További kutatásokra lehet szükség a mérések jobbá tételéhez.

Itt tartunk: még mindig ennek a receptnek a középső lépéseiben igyekszünk leírni az univerzum főzéséhez használt alapvető összetevőket és módszereket. Az a jó, hogy haladunk. És egyre jobban megértjük, hogyan jött létre a kozmosz.

Ez egy rajongó dolog

Csatlakozzon a SYFY Insiderhez, hogy hozzáférjen exkluzív videókhoz és interjúkhoz, friss hírekhez, nyereményjátékokhoz és még sok máshoz!

Ingyenes Regisztráció

Leave a Comment

%d bloggers like this: