Dark Matter a fost ceva de mister încă de când a fost propusă pentru prima dată. Pe lângă încercarea de a găsi unele dovezi directe ale existenței sale, oamenii de știință au petrecut și în ultimele decenii dezvoltând modele teoretice pentru a explica cum funcționează. În ultimii ani, concepția populară a fost că Materia Întunecată este „rece” și distribuită în grupuri de-a lungul Universului, o observație susținută de datele misiunii Planck.
Cu toate acestea, un nou studiu produs de o echipă internațională de cercetători pictează o imagine diferită. Folosind date din Studiul Kilo Degree (KiDS), acești cercetători au studiat modul în care lumina provenită din milioane de galaxii îndepărtate a fost afectată de influența gravitațională a materiei pe cea mai mare scară. Ceea ce au descoperit a fost că Matterul Întunecat pare să fie distribuit mai bine în spațiu decât se credea anterior.
În ultimii cinci ani, sondajul KiDS a folosit telescopul VLT Survey (VST) - cel mai mare telescop de la Observatorul La Silla Paranal al ESO din Chile - pentru a cerceta 1500 de grade pătrate din cerul de noapte. Acest volum de spațiu a fost monitorizat în patru benzi (UV, IR, verde și roșu) folosind lentile gravitaționale slabe și măsurători fotometrice redshift.
În concordanță cu Teoria relativității generale a lui Einstein, lentilele gravitaționale implică studierea modului în care câmpul gravitațional al unui obiect masiv se va îndoi lumina. Între timp, redshift încearcă să mărească viteza cu care alte galaxii se îndepărtează de a noastră, măsurând măsura în care lumina lor este deplasată spre capătul roșu al spectrului (adică lungimea sa de undă devine mai lungă cu cât sursa se îndepărtează mai repede).
Lentilele gravitaționale sunt utile în special când vine vorba de a determina cum a ajuns Universul. Modelul nostru cosmologic actual, cunoscut sub numele de modelul Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM), afirmă că Dark Energy este responsabil pentru accelerarea în timp a expansiunii Universului și că Materia Întunecată este formată din particule masive care sunt responsabile pentru formarea structurii cosmologice.
Folosind o ușoară variație pe această tehnică cunoscută sub numele de pură cosmică, echipa de cercetare a studiat lumina provenită de la galaxii îndepărtate pentru a determina modul în care aceasta este deformată de prezența celor mai mari structuri din Univers (precum supercluzele și filamentele). După cum a spus dr. Hendrik Hildebrandt - un astronom de la Institutul de Astronomie din Argelander (AIfA) și autorul principal al lucrării - pe Space Magazine prin e-mail:
„De obicei, se gândește la o masă mare ca la un grup de galaxii care provoacă această deviere ușoară. Dar există și materie în tot Universul. Lumina din galaxiile îndepărtate este deviată continuu de așa-numita structură pe scară largă. Aceasta duce la ca galaxiile care sunt aproape pe cer să fie „îndreptate” în aceeași direcție. Este un efect minuscul, dar poate fi măsurat cu metode statistice din probe mari de galaxii. Când am măsurat cât de puternic sunt „direcționarea” galaxiilor în aceeași direcție, putem deduce din aceasta proprietățile statistice ale structurii pe scară largă, de ex. densitatea medie a materiei și cât de puternic este agregată / grupată materia. ”
Folosind această tehnică, echipa de cercetare a efectuat o analiză a 450 de grade pătrate a datelor KiDS, care corespunde la aproximativ 1% din întregul cer. În acest volum de spațiu, s-a observat cum lumina provenită de la aproximativ 15 milioane de galaxii a interacționat cu toată materia care se află între ele și Pământ.
Combinând imaginile extrem de ascuțite obținute de VST cu software-ul computerizat avansat, echipa a reușit să efectueze una dintre cele mai precise măsurători făcute vreodată de forfecare cosmică. Destul de interesant, rezultatele nu au fost în concordanță cu cele produse de misiunea Planck a ESA, care a fost cea mai cuprinzătoare hartă a Universului până în prezent.
Misiunea Planck a oferit câteva informații minunate și precise despre fundalul cu microunde cosmice (CMB). Acest lucru i-a ajutat pe astronomi să contureze Universul timpuriu, precum și să dezvolte teorii despre modul în care materia a fost distribuită în această perioadă. După cum a explicat Hildebrandt:
„Planck măsoară mulți parametri cosmologici cu o precizie rafinată din fluctuațiile de temperatură ale fundalului microundelor cosmice, adică procese fizice care s-au întâmplat la 400.000 de ani de la Big Bang. Doi dintre acești parametri sunt densitatea medie de materie a Universului și o măsură a gradului de rezistență a acestei materii. Cu forfecarea cosmică, măsurăm și acești doi parametri, dar un timp cosmic mult mai târziu (acum câteva miliarde de ani sau ~ 10 miliarde de ani după Big Bang), adică în trecutul nostru mai recent. "
Cu toate acestea, Hildebrandt și echipa sa au găsit valori pentru acești parametri care au fost semnificativ mai mici decât cele găsite de Planck. Practic, rezultatele lor de forfecare cosmică sugerează că există mai puțin materie în Univers și că este mai puțin grupat decât ceea ce au prevăzut rezultatele Planck. Aceste rezultate vor avea impact asupra studiilor cosmologice și fizicii teoretice în anii următori.
Așa cum este, Dark Matter rămâne nedetectabil folosind metode standard. La fel ca găurile negre, existența sa nu poate fi dedusă decât din efectele gravitaționale observabile pe care le are asupra materiei vizibile. În acest caz, prezența și natura sa fundamentală sunt măsurate de modul în care a afectat evoluția Universului în ultimii 13,8 miliarde de ani. Dar, din moment ce rezultatele par a fi conflictuale, astronomi ar putea acum să reconsidere unele dintre noțiunile lor anterioare.
„Există mai multe opțiuni: pentru că nu înțelegem ingredientele dominante ale Universului (materia întunecată și energia întunecată), ne putem juca cu proprietățile ambelor”, a spus Hildebrandt. „De exemplu, diferite forme de energie întunecată (mai complexe decât cea mai simplă posibilitate, care este„ constanta cosmologică ”a lui Einstein) ar putea explica măsurătorile noastre. O altă posibilitate interesantă este că acesta este un semn că legile gravitației pe scara Universului sunt diferite de Relativitatea generală. Tot ce putem spune deocamdată este că ceva pare să nu fie chiar corect! ”
