Een nieuwe kaart van donkere materie bevestigt de zwaartekrachttheorie van Einstein

Met behulp van gegevens van de Atacama Cosmology Telescope in Chili hebben wetenschappers een gedetailleerde kaart gemaakt van de verdeling van donkere materie over een kwart van de hemel.

De kaart toont de zonale verdeling van massa’s die zich in principe zo ver uitstrekt als we in de tijd kunnen zien; Het gebruikt de kosmische microgolfachtergrond als achtergrond voor het beeld van de donkere materie. Teamonderzoek zal worden gepresenteerd op Toekomstige wetenschap met CMB x LSS Conferentie in Kyoto, Japan.

“We hebben onzichtbare donkere materie aan de hemel tot op de grootste afstanden in kaart gebracht, en we zien duidelijk de contouren van deze onzichtbare wereld die honderden miljoenen lichtjaren omspant”, zegt Blake Sherwin, een kosmoloog aan de Universiteit van Cambridge. Princeton Universiteit launch. “Het ziet eruit zoals onze theorieën zouden voorspellen.”

Donkere materie is een overkoepelende term voor de materie die ongeveer 27% van het universum uitmaakt, maar niet direct waarneembaar is. We weten alleen dat het bestaat, wat het ook mag zijn, vanwege de zwaartekrachteffecten.

Mensen onderzoeken donkere materie via twee hoofdbenaderingen: experimenten op aarde en uitgebreide observaties van het universum. daar Veel experimenten proberen donkere materie te identificeren Temidden van een zee van voorgestelde kandidaten voor donkere materie, waaronder Zwak op elkaar inwerkende axions en massieve deeltjes (WIMP’s).

Maar de enige manier waarop donkere materie wordt waargenomen is indirect, zoals zwaartekrachteffecten op grote schaal worden waargenomen. Betreed de Atacama Cosmology Telescope, die Het heelal nauwkeuriger dateren in 2021. De telescoopkaart is gebaseerd op een De Matter Map of the Universe werd eerder dit jaar uitgebracht, die werd geproduceerd met behulp van gegevens van de Dark Energy Survey en de South Pole Telescope. Deze kaart ondersteunde eerdere schattingen van de verhouding tussen normale materie en donkere materie en ontdekte dat de verdeling van materie minder klonterig was dan eerder werd gedacht.

De nieuwe kaart richt zich op de voortdurende interesse in de algemene relativiteitstheorie van Einstein: hoe de meest massieve objecten in het universum, zoals superzware zwarte gaten, licht van verre bronnen verstrooien. Een van deze bronnen is Kosmische microgolfachtergrondhet oudste waarneembare licht dat uit de nasleep van de oerknal straalt.

Onderzoekers hebben de achtergrond effectief gebruikt als tegenlicht om dichtere delen van het universum te verlichten.

“Het lijkt een beetje op schaduwen, maar in plaats van alleen zwart in het silhouet te hebben, heb je textuur en klonten donkere materie, alsof het licht door een stoffen gordijn stroomt met veel knopen en bobbels”, zegt Susan Staggs. , directeur van de Atacama Telescope, kosmoloog en natuurkundige aan de Princeton University, in een universitaire verklaring.

“Het beroemde blauw-en-gele CMB-beeld is een momentopname van hoe het universum eruit zag in een bepaald tijdperk, ongeveer 13 miljard jaar geleden, en nu geeft dit ons informatie over alle tijdperken sindsdien,” voegde Staggs eraan toe.

De nieuwste analyse geeft aan dat donkere materie klonterig genoeg was om in het standaardmodel van de kosmologie te passen, dat is gebaseerd op de theorie van de zwaartekracht van Einstein.

Eric Baxter, een astronoom van de Universiteit van Hawaï en co-auteur van het onderzoek dat resulteerde in de kaart van donkere materie in februari, vertelde Gizmodo in een e-mail dat de kaart van zijn team gevoelig was voor lage roodverschuivingen (wat betekent dichtbij, in het jongere universum). Aan de andere kant richt de nieuwere kaart zich uitsluitend op het lenzen van de kosmische microgolfachtergrond, wat een hogere roodverschuiving en een uitgebreidere schaal betekent.

“Op een andere manier onderzoeken onze nieuwe metingen en metingen enigszins verschillende (en complementaire) aspecten van materiedistributie, ” zei Baxter. “Dus in plaats van onze eerdere resultaten tegen te spreken, kunnen de nieuwe bevindingen een belangrijk nieuw stukje van de puzzel vormen over mogelijke inconsistenties met ons standaard kosmologische model.”

“Het universum is misschien minder klonterig dan verwacht op kleine en recente schaal (dat wil zeggen, het systeem dat door onze analyse is onderzocht), maar het komt overeen met de verwachtingen in vroegere tijden en op grotere schaal”, voegde Baxter eraan toe.

De nieuwe tools moeten helpen bij het ontdekken van de verdeling van materie in het universum. Een aanstaande telescoop bij het Simmons Observatory in Atacama zal naar verwachting in 2024 in gebruik worden genomen en zal de hemel ongeveer 10 keer sneller in kaart brengen dan de Atacama-telescoop voor kosmologie, volgens Lancering van Princeton.

met de De grootste digitale camera ooit Gepland voor installatie in het Vera Rubin Observatory, ook in Atacama, is het een spannende tijd voor observatoria op de grond.

Meer: een nieuwe theorie over donkere materie zegt dat een ‘donkere oerknal’ het verborgen universum heeft gecreëerd