Międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem Rachel Mandelbaum z Carnegie Mellon University był w stanie stworzyć najbardziej szczegółową i obszerną mapę trójwymiarowego rozmieszczenia materii we wszechświecie i, korzystając z danych z Hyper Suprime-Cam (HSC), znacznie zwiększył zakres ludzkiej wiedzy na temat ciemnej energii. Badanie zostało wysłane do publikacji przez Astronomical Society of Japan.
Współczesny wszechświat to zbiór różnych lokacji. Ponieważ wszechświat rozszerzał się w ciągu ostatnich 14 miliardów lat, galaktyki i ciemna materia nieustannie łączą się pod wpływem grawitacji, tworząc jeszcze bardziej fragmentaryczny krajobraz z gęstszymi skupiskami materii i ogromnymi pustkami.
Siła grawitacji, która przyciąga materię, wpływa również na to, jak możemy obserwować obiekty astronomiczne. Kiedy światło przemieszcza się z odległych galaktyk na Ziemię, grawitacyjne przyciąganie innej materii na swojej drodze, w tym ciemnej materii, zakrzywia światło. W rezultacie obrazy galaktyk, które pokazują nam teleskopy, są lekko zniekształcone – zjawisko zwane słabym soczewkowaniem grawitacyjnym. Wewnątrz tych zniekształceń znajduje się duża ilość informacji, magazyn wiedzy dla naukowców, którzy chcą lepiej zrozumieć rozkład materii we Wszechświecie i znaleźć definicję natury ciemnej energii.
Mapa HSC, oparta na danych z japońskiego teleskopu Subaru na Hawajach, pozwoliła naukowcom zmierzyć zniekształcenia grawitacyjne na zdjęciach około 10 milionów galaktyk.
Teleskop Subaru pozwolił naukowcom ponownie zobaczyć galaktyki w czasie o wiele lepiej niż w poprzednich obserwacjach. Na przykład, badanie obserwacyjne Dark Energy Survey pozwoliło na analizę znacznie większego obszaru nieba z podobnym poziomem dokładności niż HSC, ale obejmowało tylko pobliski wszechświat. Podczas gdy HSC ma węższy zakres, jego widok jest bardziej szczegółowy, co pozwala naukowcom zobaczyć słabsze galaktyki i wyraźniejszą mapę rozkładu ciemnej materii.
Zespół badawczy porównał swoją mapę z fluktuacjami dostarczanymi przez obserwacje satelitarne z agencji kosmicznej Planck od najwcześniejszych dni wszechświata. Pomiary HSC były nieco gorsze, ale nadal statystycznie zgodne z obserwacjami Plancka. Fakt, że HSC i inne luźne badania soczewkowania przynoszą niższe wyniki niż Planck, nasuwa w społeczności naukowej dokuczliwe pytanie, czy ciemna energia naprawdę zachowuje się jak stała kosmologiczna Einsteina.
„Nasza mapa daje nam lepsze wyobrażenie o tym, ile istnieje ciemnej energii i mówi nam trochę więcej o jej właściwościach oraz o tym, jak przyspiesza ekspansję wszechświata” – powiedział Mandelbaum. „HSC to wspaniały dodatek do innych obserwacji. Łączenie danych projektu będzie potężnym narzędziem i pozwoli nam odkryć znacznie więcej na temat natury ciemnej materii i ciemnej energii ”.
Pomiar zniekształceń spowodowanych słabym soczewkowaniem grawitacyjnym nie jest łatwym zadaniem. Efekt jest dość mały, a zniekształcenia form galaktycznych mogą być również powodowane przez atmosferę, teleskop i detektor. Aby uzyskać dokładne wyniki, naukowcy muszą wiedzieć, że mierzą tylko skutki słabego soczewkowania.
Mandelbaum, profesor nadzwyczajny fizyki i członek McWilliams Center for Cosmology w Carnegie Mellon, jest ekspertem w kontrolowaniu tych zewnętrznych zniekształceń. Wraz z zespołem stworzyła szczegółowe symulacje danych z przeglądu HSC na podstawie zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Dzięki tym modelom byli w stanie zastosować poprawki kształtu do galaktyki, aby usunąć zniekształcenia kształtu spowodowane efektami innymi niż soczewkowanie.
Prezentowany wynik jest efektem pracy od początku misji. Jeśli badanie HSC zbierze dane w ciągu pięciu lat, dostarczy jeszcze więcej informacji na temat zachowania ciemnej energii, a także dostarczy nowych danych na temat ewolucji galaktyk i masywnych gromad galaktyk w przestrzeni kosmicznej, umożliwi badanie obiektów takich jak supernowe, aby bardziej szczegółowo zbadać naszą własną galaktykę, Mleczną. Sposób.
