Искаженные видения космического микроволнового фона - самого раннего обнаруживаемого света - позволяют астрономам составлять карту общего количества видимой и невидимой материи по всей вселенной.
Примерно 85 процентов всей материи во вселенной - это темная материя, невидимая даже для самых мощных телескопов, но обнаруживаемая по ее гравитационному притяжению.
Чтобы найти темную материю, астрономы ищут эффект, называемый гравитационным линзированием: когда гравитационная сила темной материи изгибается и усиливает свет от более отдаленного объекта. В своей наиболее эксцентричной форме это приводит к множеству дугообразных изображений отдаленных космических объектов.
Но здесь есть одна оговорка: для обнаружения темной материи должен быть объект прямо за ней. «Звезды» должны быть выровнены.
В недавнем исследовании, проведенном доктором Джеймсом Гичем из Университета Хартфордшира в Соединенном Королевстве, вместо этого астрономы обратили внимание на космический микроволновый фон (CMB).
«CMB - это самый дальний / самый старый свет, который мы можем видеть», - сказал доктор Гич. «Это можно представить как поверхность, освещающую всю вселенную».
Фотоны из CMB швыряются к Земле, поскольку Вселенной было всего 380 000 лет. Один фотон имел возможность столкнуться с большим количеством материи, эффективно исследуя всю материю во вселенной вдоль линии ее обзора.
«Таким образом, наш взгляд на CMB немного искажен от того, как он выглядит по сути - немного похож на взгляд на рисунок на дне бассейна», - сказал доктор Гич.
Отмечая небольшие искажения в CMB, мы можем исследовать всю темную материю во всей вселенной. Но делать это чрезвычайно сложно.
Команда наблюдала южное небо с помощью телескопа Южного полюса, 10-метрового телескопа, предназначенного для наблюдений в микроволновой печи. Это большое новаторское исследование позволило получить карту CMB южного неба, которая соответствовала предыдущим данным CMB со спутника Planck.
Характерные признаки гравитационного линзирования с помощью промежуточного вещества не могут быть извлечены на глаз. Астрономы полагались на использование хорошо разработанной математической процедуры. Мы не будем вдаваться в неприятные детали.
Это дало «карту общей проектируемой плотности массы между нами и CMB. Это совершенно невероятно, если подумать - это метод наблюдения, который отображает всю массу во вселенной, вплоть до CMB », - объяснил доктор Гич.
Но команда там не закончила анализ. Вместо этого они продолжали измерять линзы CMB в положениях квазаров - мощных сверхмассивных черных дыр в центрах самых ранних галактик.
«Мы обнаружили, что области неба с большой плотностью квазаров имеют явно более сильный сигнал линзирования CMB, подразумевая, что квазары действительно расположены в крупномасштабных материальных структурах», - говорит доктор Райан Хикокс из Дартмутского колледжа - второй автор исследования - рассказал журнал Space.
Наконец, карта CMB была использована для определения массы этих гало темной материи. Эти результаты совпали с результатами, полученными в более ранних исследованиях, в которых рассматривалось, как квазары сгруппировались в пространстве без какой-либо ссылки на CMB.
Согласованные результаты между двумя независимыми измерениями являются мощным научным инструментом. По словам доктора Хикокса, это показывает, что «у нас есть четкое понимание того, как сверхмассивные черные дыры находятся в крупномасштабных структурах, и что (еще раз) Эйнштейн был прав».
Статья была принята для публикации в Astrophysical Journal Letters и доступна для скачивания здесь.
