Powstała rewolucyjna mapa ciemnej materii we Wszechświecie. Einstein znowu miał rację
Ciemna materia jest jednym z najbardziej nieuchwytnych pojęć współczesnej nauki. Nie wiemy, czym jest, jak wygląda ani jakie ma właściwości. Wiemy jednak, gdzie się znajduje. Możemy to określić, ponieważ jesteśmy w stanie zaobserwować efekty jej obecności, takie jak oddziaływanie grawitacyjne. Teraz, naukowcy związani z Teleskopem Kosmologicznym Atacama (ACT) przedstawili przełomową mapę rozmieszczenia ciemnej materii, która obejmuje jedną czwartą nieba.
Oprócz wartości naukowej, jaką posiada publikacja astronomów z ACT sama w sobie, niezwykle doniosły jest fakt, iż przy okazji potwierdzona została teoria Alberta Einsteina mówiąca o tym, że masywne struktury w kosmosie rosną i zaginają światło (tu właśnie do gry wchodzi oddziaływanie grawitacyjne).
Kosmiczne Tło Mikrofalowe
Do stworzenia mapy naukowcy użyli światła pochodzącego z kosmicznego tła mikrofalowego (CMB), wykorzystując je trochę jak tło, by ujrzeć ciemną materię która zaistniała we wszechświecie od momentu Wielkiego Wybuchu do teraz. Kosmiczne tło, o którym mowa to światło, które jest pozostałością po okresie formowania się Wszechświata określanym jako Wielki Wybuch. Kosmolodzy często odnoszą się do tego rozproszonego światła, które wypełnia cały nasz wszechświat, jako do „dziecięcego obrazu wszechświata". Dzięki rozmiarom Wszechświata, które sprawiają, że światło z Wielkiego Wybuchu wciąż do nas dociera z jego najodleglejszych zakątków, możemy je zaobserwować. To daje nam możliwość tego, by zyskać przynajmniej częściowy obraz Wszechświata takiego, jakim był ponad 13 miliardów lat temu.
Jak tłumaczy Suzanne Staggs, dyrektor ACT i profesor fizyki na Uniwersytecie Princeton:
To trochę jak fotografia sylwetkowa, ale zamiast samej czerni w sylwetce, mamy teksturę i grudki ciemnej materii, tak jakby światło przepływało przez zasłonę z tkaniny, która ma w sobie wiele węzłów i nierówności. Słynny niebiesko-żółty obraz z 2003 roku jest migawką tego, jak wyglądał wszechświat w jednej epoce, około 13 miliardów lat temu, a teraz to daje nam informacje o wszystkich epokach od tego czasu.
Wytropienie ciemnej materii było nie lada wyzwaniem. W badaniach brało udział ponad 160 naukowców, którzy gromadzili dane pochodzące z obserwacji dokonywanych przez Teleskop Kosmologiczny Atacama na pustyni w Andach Chilijskich. Zespół badaczy skupił się na tym, jak grawitacyjne przyciąganie masywnych struktur ciemnej materii może wypaczać światło CMB podczas jego trwającej niemal 14 miliardów lat (tyle, ile orientacyjnie istnieje Wszechświat) podróży do nas.
Einstein znowu miał rację
Zniekształcenia światła pozostałego tuż po Wielkim Wybuchu, które deformowały je stopniowo przez niemal 14 miliardów lat, pozwoliły na stworzenie nowej mapy pokazującej rozmieszczenie masy we Wszechświecie. Co niezwykłe, choć już trochę typowe, bowiem to nie pierwszy raz kiedy okazuje się, że genialny Einstein znów miał rację, dane dotyczące „grudkowatości” Wszechświata, jak i tempo, w jakim rozszerza się on po kilkunastu miliardach lat ewolucji, są dokładnie takie, jakich można by się spodziewać po standardowym modelu kosmologii opartym na teorii grawitacji słynnego naukowca.
Opublikowane wyniki dostarczają również nowych argumentów w trwającej debacie, określanej niekiedy „kryzysem w kosmologii". Ten „kryzys" wynika z przeprowadzonych pomiarów, które wykorzystują inny rodzaj światła kosmicznego tła, emitowanego przez gwiazdy w galaktykach, a nie CMB. Ich wyniki bez wdawania się w szczegóły, sugerowały, że standardowy model kosmologii może zostać unieważniony. Jednak teraz, najnowsze wyniki zespołu z Chile precyzyjnie oceniły, że rozległe formacje ciemnej materii mają dokładnie taki rozmiar, jaki powinny, według założeń modelu.
Jak mówi współautor prac Blake Sherwin, absolwent Princeton i profesor kosmologii na Uniwersytecie w Cambridge:
Zmapowaliśmy niewidzialny rozkład ciemnej materii na całym niebie i jest on dokładnie taki, jak przewidują nasze teorie. To oszałamiający dowód na to, że rozumiemy historię tego, jak struktury w naszym wszechświecie formowały się przez miliardy lat, od tuż po Wielkim Wybuchu do dzisiaj. Co niezwykłe, 80% masy we wszechświecie jest niewidoczna. Poprzez mapowanie rozkładu ciemnej materii na całym niebie do największych odległości, nasze pomiary soczewkowania ACT pozwalają nam wyraźnie zobaczyć ten niewidzialny świat.
Inni naukowcy biorący udział w projekcie przyznają, że to bardzo emocjonujące zobaczyć to, co tak naprawdę niewidzialne. Odkrycie „rusztowania” ciemnej materii, które dzięki grawitacji utrzymuje widzialne, wypełnione gwiazdami galaktyki w znanym nam kształcie jest niczym odsuwanie zasłony, która skrywa tajemnice Wszechświata, jak poetycko komentuje wyniki badań inny naukowiec, profesor fizyki i nauk astrofizycznych Jo Dunkley.
