En ny karta över kosmos visar fördelningen av mörk
materia.
Kartan täcker en fjärdedel av himlen sett från
jorden och skapades utifrån den kosmiska mikrovågsbakgrundens (CMB),
strålning som finns kvar från tiden strax efter Big Bang.
Den nya kartan är skapad av Atacama Cosmology Telescope (ACT) och har nu
hjälpt till att bekräfta den gravitationsteori som Albert Einstein var banbrytare
till.
Einsteins allmänna relativitetsteori från 1915
innebär att objekt med massa "varp" rymdtidens tyg, ger upphov till
gravitation som leder till specifika förutsägelser om hur universums
storskaliga struktur bildades och utvecklades till det tillstånd vi observerar
idag, 13,8 miljarder år efter Big Bang. Dessa förutsägelser är
"standardmodellen av kosmologi".
"Vi har använt CMB, det äldsta ljuset i
universum, som emitterades strax efter Big Bang, för att mäta hur mörk materia
- den osynliga materia som utgör majoriteten av materien i universum fördelas i stora skalor, beskriver
ACT-teammedlem Adam Hincks, astrofysiker vid University of Toronto, det i ett
uttalande.
ACT-observationerna gjorde det möjligt för laget att
studera effekten med hjälp av gravitationslinsning, och de fick ett resultat som förutspås
av den allmänna relativitetsteorin på CMB.
Gravitationslinsning härrör från det faktum att när gravitationen förvränger rumtiden, förvränger den ljusets väg då det kommer mot oss. Arten av denna vridning kan visa astronomer fördelningen av massan som orsakar den rumsliga snedvridningen.
CMB är det första ljuset i universum. När universum
var nytt fylldes det med ett hav av elektroner, gluoner och kvarkar. Elektroner
spred oändligt med fotoner, ljuspartiklar, vilket resulterade i att ljus inte
kunde spridas genom kosmos. Resultat blev att universum blev ogenomskinligt och
färgtonat i tegelstenfärg.
När universum sedan svalnade kunde partiklar hålla
ihop. Kvarkar och gluoner bildade protoner och neutroner och dessa bands samman
med elektroner. De första atomerna skapades. Tiden var cirka 380 000 år efter
Big Bang. Med färre fria elektroner i universum kunde sedan fotoner sprida sig
obehindrat och universum blev transparent som ett fönster. Ljus och mörker
skildes åt och universum blev möjligt att se som vi ser det idag.
CMB (är det
första ljuset i universum) det första fritt flödande ljuset. Tack vare
universums fortsatta expansion fyller denna uråldriga strålning kosmos nästan
jämnt med enstaka små variationer.
ACT-forskarna såg på effekten från gravitationen i
universums stora struktur på CMB (det första ljuset) genom gravitationslinsing
vilket gav ett bra sätt att kartlägga och särskilja det vi kallar vanlig
materia och mörk materia, som utgör cirka 85 % av det materiella universum men
förblir mystiskt. För min del anser jag
att båda slagen är samma slags materia men i skild konstisens utifrån att båda
egentligen ska tolkas utifrån strängteorin.
Mörk materia interagerar inte med ljus likt stjärnor,
planeter och vi gör vilket innebär att astronomer inte kan se det i någon våglängd
av elektromagnetisk strålning. Men mörk materia har likt vanlig materia massa och interagerar gravitationellt likt vanlig materia gör. Det betyder att dess närvaro kan härledas utifrån dess gravitationella interaktioner med materia och strålning.
Det betyder att mörk materia har en gravitationslinsningseffekt.
Denna effekt kan ses i förvrängningen i CMB (det första ljuset).
Denna förvrängning gjorde det möjligt för teamet att
skapa en mycket detaljerad karta över fördelningen av vanlig materia och mörk
materia vilket avslöjade att det sammantaget tar den form som förutspåddes i den
allmänna relativitetsteorin standardmodellen av kosmologi.
Materiefördelningskartan kan också hjälpa till att
lösa ett problem i kosmologin som framträder vid mätning av ljus från avlägsna
stjärnor vilket tyder på att mörk materia är så klumpformad som den borde vara,
enligt standardmodellen för kosmologi.
ACT-kartan visar att de stora klumparna av mörk
materia som observerats är precis av rätt storlek för att passa in i
standardmodellen för kosmologi. ACT-teamet beskrev att det betyder att de nya
resultaten passar den övergripande bilden forskare har om kosmos utveckling.
Samarbetsforskningen om fenomenet diskuteras i tre
artiklar som kommer att publiceras i
Astrophysical Journal, som för närvarande även finns tillgängliga på Atacama
Cosmology Telescopes webbplats.
Bild från https://www.space.com/dark-matter-map-cmb-einstein-right som Visar den nya kartan över himlen, gjord med observationer från Atacama Cosmology Telescope som visar mörk materiafördelningen. De orange regionerna visar var det finns mer mörk materia; magenta där det finns mindre. Kartan visar hundratals miljoner ljusår tvärsöver. (Bildkredit: ACT-samarbete)
