Bild wikimedia som visar sadelform av ett öppet universum.
James Adam, astrofysiker vid University of
the Western Cape, Kapstaden i Sydafrika och huvudförfattare till en ny artikel
( i Journal of Cosmology and Astroparticle ”PhysicsProbing
the Cosmological Principle with weak lensing shear”) beskriver han en del
nya kosmologiska observationer tyder på att det i extremt stor skala kan finnas
anisotropier – variationer i universums
struktur som utmanar antagandet om isotropi(den accepterade teorin att likheten
är slående i alla galaxer, temperatur mm).
Dessa anomalier har identifierats med hjälp av skilda
metoder och inkluderar motstridiga mätningar av universums expansionshastighet,
studier av den kosmiska bakgrundsstrålningen och olika inkonsekvenser i
kosmologiska data. Dessa iakttagelser är dock ännu inte slutgiltiga (och helt säkra). För att utesluta mätfel
måste mer data samlas in med hjälp av oberoende metoder. Om flera tekniker
bekräftar samma anomalier skulle deras existens bli mycket svårare att avfärda.
Den nya studien av Adam och kollegor har i arbetet
utvecklat en ny metod för att testa universums isotropi med hjälp av
observationer från instrument som Euclid. Ett ESA-rymdteleskop som sköts upp
2023 och som just har börjat producera bilder av kosmos med oöverträffad kraft,
precision och upplösning.
– Vi undersökte med en tidigare ej använd metod för att begränsa anisotropi som involverade så kallad svag gravitationslinsning,
beskriver
Adam. Svag linsning uppstår på grund av att materia mellan oss och en avlägsen
galax böjer bakgrundsgalaxens ljus något och ändrar dess skenbara form. Denna
specifika typ av förvrängning kan avslöja om anisotropi är rätt tolkning av
universum. Faktum är att analysen av svag linsdata gör det möjligt för forskare
att dela upp signalen i två komponenter: E-modeskjuvning, som genereras av
fördelningen av materia i ett isotropt och homogent universum och
B-modeskjuvning, som vanligtvis är mycket svag och inte bör förekomma i stora
skalor i ett isotropt universum.
Att bara observera B-moder i stor skala skulle inte
vara tillräckligt för att bekräfta anisotropi då dessa signaler är mycket svaga
och kan bero på mätfel eller sekundära effekter. Om en anisotropi är verklig
skulle den påverka både E-mode och B-mode på ett icke-oberoende sätt, vilket
genererar en korrelation mellan de två signalerna. Endast om Euclides insamlade
data avslöjar en signifikant korrelation mellan E- och B-moder skulle det tyda
på en anisotrop expansion av universum. Enligt den kosmologiska principen är
det inte bara så att det inte finns något centrum eller någon privilegierad
plats i den kosmiska rymden utan rymden själv har homogena egenskaper överallt,
åtminstone i stor skala.
Svag linsning bygger på principen, som beskrivs av
den allmänna relativitetsteorin, att gravitationen böjer ljusets väg. Ju större
massan hos en himlakropp är desto starkare är förvrängningen av ljuset som
passerar nära den. Galaxer och andra objekt som ligger bakom ett massivt
gravitationsfält verkar subtilt förvrängda deras form och orienteringar förändras
något i ljuset på grund av gravitation. Genom att noggrant analysera dessa
förvrängningar i miljarder galaxer kan kartläggningar av Euclid upptäcka, svaga
linsningar och även avslöja närvaron och fördelningen av osynlig materia,
inklusive mörk materia.
