Тази седмица учените в сътрудничество с Dark Energy Survey (DES) пуснаха първата в серия от подробни карти, които очертават разпределението на тъмната материя, изведено от нейните гравитационни ефекти. Новите данни показват големи нишки от тъмна материя, където се намират видими галактики и галактически клъстери и космически празнини, където пребивават много малко галактики.
„Нашият анализ досега е в съответствие с прогнозата на настоящата картина на Вселената“, каза Чихуей Чанг от Швейцарския федерален технологичен институт (ETH) в Цюрих, ко-лидер на анализа. „Приближавайки картите, ние измерихме как тъмната материя обгръща галактики от различни видове и как заедно те се развиват през космическото време.“
Изследванията и картите, които обхващат голяма площ на небето, са продукт на огромни усилия на международен екип от САЩ, Великобритания, Испания, Германия, Швейцария и Бразилия. Те обявиха новите си резултати на срещата на Американското физическо общество (APS) в Балтимор, Мериленд.
Според космолозите частиците на тъмната материя текат и се скупчават с течение на времето в определени райони на Космоса, често на същите места, където галактиките се образуват и струпват. С течение на времето в цялата вселена се развива „космическа мрежа“. Въпреки че тъмната материя е невидима, тя се разширява с Вселената и усеща привличането на гравитацията. Тогава астрофизиците могат да реконструират карти от него, като изследват милиони галактики, подобно на това, че човек може да заключи изместващата се ориентация на стадо птици от нейната сянка, движеща се по земята.
Учените от DES създадоха картите с една от най-мощните цифрови камери в света, 570-мегапикселовата камера с тъмна енергия (DECam), която е особено чувствителна към светлината от далечни галактики. Той е монтиран на 4-метровия телескоп Victor M. Blanco, който се намира в Междуамериканската обсерватория Cerro Tololo в северната част на Чили. Всяко негово изображение записва данни от площ 20 пъти по-голяма от луната, както се вижда от земята.
Освен това DECam събира данни почти десет пъти по-бързо от предишните машини. Според Дейвид Бейкън от Института по космология и гравитация на Портсмутския университет, „Това ни позволява да се вгледаме по-дълбоко в космоса и да видим ефектите на тъмната материя и тъмната енергия с по-голяма яснота. По ирония на съдбата, въпреки че тези тъмни образувания съставляват 96% от нашата вселена, виждането им е трудно и изисква огромно количество данни. "
Телескопът и неговите инструменти позволяват прецизни измервания, използвайки техника, известна като „гравитационно обективиране“. Астрофизиците изучават малките изкривявания и срязване на изображения на галактики, дължащи се на гравитационното дърпане на тъмна материя около тях, подобно на изкривени изображения на предмети в лупа, с изключение на това, че наблюдаваните от учените от DES галактики са най-малко 6 милиарда светлинни години.
Чанг и Вину Викрам (Национална лаборатория Аргон) ръководиха анализа, с който те проследяха мрежата от тъмна материя с безпрецедентни детайли в 139 квадратни градуса на южното полукълбо. „Измерихме едва забележимите изкривявания във формите на около 2 милиона галактики, за да създадем тези нови карти“, каза Викрам. Това представлява по-малко от 0,4% от цялото небе, но завършеното проучване на DES ще очертае повече от 30 пъти тази площ през следващите няколко години.
Те представиха своя изследователски документ за публикуване в предстоящ брой на Месечни известия на Кралското астрономическо дружествои екипът на DES публично го пусна като част от набор документи на сървъра arXiv.org във вторник.
Прецизността и детайлността на тези големи съседни карти, произведени от учени от DES, ще позволят тестове на други космологични модели. „Много ме вълнува какво ще ни кажат тези карти за тъмната материя в галактическите клъстери, особено по отношение на теориите за модифицирана гравитация“, казва Робърт Никол (Университета в Портсмут). Моделът на гравитацията на Айнщайн, общата относителност, може да бъде неправилен в големи космологични мащаби или в най-плътните региони на Вселената и текущите изследвания с изследването на тъмната енергия ще улеснят изследванията за това.
