Astrofyzici z Univerzity v Chicagu vytvořili mapu temné hmoty a temné energie studiem drobných zkreslení tvarů vzdálených galaxií. Tímto způsobem se jim podařilo zmapovat neviditelné síly, které formují vesmír, a to pomocí jednoho z největších průzkumů oblohy, jaký byl kdy sestaven. Výsledky jejich práce podporují standardní obraz vesmíru a ukazují, že i archivní snímky z teleskopů mohou odhalit kosmické záhady. Autor: redakce

Mapování temné hmoty a energie

V dnešním vedoucím modelu kosmologie je většina vesmíru neviditelná: přibližně 95 procent vesmíru tvoří temná hmota a temná energie. Vědci stále nevědí, co přesně tyto složky jsou, ale jejich vliv je nezaměnitelný. Temná hmota poskytuje dodatečnou gravitaci, která pomáhá formovat galaxie a shluky, zatímco temná energie je spojována s akcelerující expanzí vesmíru. Protože tyto složky nevyzařují světlo, vědci se o nich dozvídají sledováním, jak ovlivňují viditelný vesmír.

Astrofyzici z Univerzity v Chicagu přesně to udělali studiem nové oblasti oblohy, aby lépe porozuměli skrytému kosmu. Mezi lety 2013 a 2019 shromáždil Průzkum temné energie (DES) pozorování pomocí Kamery temné energie (DECam) na 4metrovém teleskopu Blanco v Cerro Tololo Inter-American Observatory v Chile. Během tohoto období DES změřil a kalibroval tvary více než 150 milionů galaxií na ploše 5 000 čtverečních stupňů oblohy. Tato měření tvarů galaxií pomáhají vědcům zpřesnit odhady, jak je hmota rozložena ve vesmíru a jak se chová temná energie.

Řešení nesrovnalostí v modelu Lambda-CDM

DES také sehrál roli v nedávné velké hádance týkající se modelu Lambda-CDM (LCDM), což je standardní rámec používaný k popisu vesmíru. Některé studie blízkého vesmíru pomocí průzkumů galaxií, jako je DES, se zdály být v rozporu s předpověďmi založenými na raném vesmíru, které jsou odvozeny z kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) – zbytkového záření z Velkého třesku.

Přestože byla DECam postavena na podporu DES, shromáždila také mnoho snímků mimo hlavní oblast DES. V nové sadě článků v Open Journal of Astrophysics použili astrofyzici z UChicago tato dodatečná pozorování a téměř zdvojnásobili počet galaxií s měřenými tvary přidáním dat z tisíců čtverečních stupňů mimo oblast DES. Protože tyto snímky nebyly původně zachyceny pro práci s slabým čočkováním, rozšířená sada dat nabízí nezávislý způsob, jak znovu zkontrolovat dřívější nesrovnalosti LCDM.

Slabé gravitační čočkování a důležitost tvarů galaxií

Gravitační čočkování nastává, když hmota ohýbá světlo, a je jedním z nejsilnějších nástrojů pro studium, kde se hmota ve vesmíru nachází. To zahrnuje obyčejnou hmotu i temnou hmotu a může také osvětlit roli temné energie, řekl Chihway Chang, docent astronomie a astrofyziky a vedoucí projektu Dark Energy Camera All Data Everywhere (DECADE) pro slabé čočkování kosmického smyku.

Ve slabém gravitačním čočkování se galaxie nezdají dramaticky natažené. Místo toho se jejich tvary jeví jen mírně zkreslené (smykované), protože jejich světlo prochází a obchází hmotu na cestě k Zemi. Signál je extrémně malý, takže výzkumníci se spoléhají na statistické metody k jeho detekci. „Měření slabého čočkování jsou nejlepší při zkoumání ‚hrudkovitosti‘ hmoty,“ řekl Dhayaa Anbajagane, doktorand astronomie a astrofyziky, který je hlavním analytikem a prvním autorem série článků DECADE.

Neobvyklý průzkum z archivních snímků teleskopů

DECADE poskytuje nezávislou kontrolu, zda výsledky slabého čočkování souhlasí s očekáváními založenými na CMB, a to použitím jiné části oblohy než DES, ale v podobném měřítku. Alex Drlica-Wagner, vědec z Fermilabu a docent astronomie a astrofyziky na UChicago, který vedl pozorovací kampaň DECADE, poznamenal, že úspěch nebyl na začátku zaručen. „Nebyla jasná, zda dataset DECADE bude dostatečně kvalitní pro provedení kosmologické analýzy, ale ukázali jsme, že může skutečně produkovat robustní výsledky,“ řekl.

Výrazným rysem projektu bylo rozhodování o kvalitě snímků, vysvětlil Anbajagane. Tradiční průzkumy slabého čočkování sbírají blízko sta tisíc účelově vytvořených snímků po mnoho let a mnoho snímků je odmítnuto, když nesplní přísné standardy. „Projekt DECADE je jedinečný, protože znovu využívá archivní data – snímky původně pořízené astronomickou komunitou pro širokou škálu vědeckých cílů, od studia trpasličích galaxií po hvězdy až po vzdálené shluky galaxií – a používá podstatně povolnější kritéria pro kvalitu snímků. Naše práce ukazuje, že robustní analýzy čočkování lze provádět, i když nemáme kampaň zaměřenou na čočkování,“ řekl.

\n\n

Zdroj: Externí zdroj