Wissenschaftler haben mithilfe von Daten des Atacama-Kosmologieteleskops in Chile eine detaillierte Karte der Verteilung der Dunklen Materie über ein Viertel des Himmels erstellt.

Die Karte zeigt Regionen, deren Massenverteilung sich im Wesentlichen so weit erstreckt, wie wir in der Zeit zurückblicken können; es verwendet den kosmischen Mikrowellenhintergrund als Hintergrund für das Porträt der Dunklen Materie. Die Forschung des Teams wird auf der präsentiert Wissenschaft der Zukunft mit CMB x LSS Konferenz in Kyoto, Japan.

„Wir haben die unsichtbare dunkle Materie über den Himmel bis in die größten Entfernungen kartiert und sehen deutlich Merkmale dieser unsichtbaren Welt, die Hunderte von Millionen Lichtjahren breit sind“, sagte Blake Sherwin, ein Kosmologe an der Universität von Cambridge, in a Princeton Universität freigeben. „Es sieht genauso aus, wie es unsere Theorien vorhersagen.“

Dunkle Materie ist ein Sammelbegriff für das, was etwa 27 % des Universums ausmacht, aber nicht direkt beobachtbar ist. Wir wissen nur aufgrund seiner Gravitationswirkung, dass es da ist, was auch immer es ist.

Die Menschen untersuchen dunkle Materie durch zwei Hauptansätze: erdbasierte Experimente und umfassende Beobachtungen des Kosmos. Es gibt viele Experimente, die versuchen, dunkle Materie zu identifizieren inmitten eines Meeres von vorgeschlagenen Kandidaten für dunkle Materie, darunter Axionen und schwach wechselwirkende massive Teilchen (WIMPs).

Dunkle Materie wird jedoch nur indirekt beobachtet, indem ihre Gravitationseffekte in großen Maßstäben beobachtet werden. Betreten Sie das Atacama Cosmology Telescope, das genauer datiert das Universum im Jahr 2021. Die Karte des Teleskops baut auf a Karte der Materie des Universums, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, das mit Daten des Dark Energy Survey und des South Pole Telescope erstellt wurde. Diese Karte bestätigte frühere Schätzungen des Verhältnisses von gewöhnlicher Materie zu dunkler Materie und stellte fest, dass die Verteilung der Materie weniger klumpig war als bisher angenommen.

Die neue Karte konzentriert sich auf ein anhaltendes Problem von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie: Wie die massereichsten Objekte im Universum, wie supermassereiche Schwarze Löcher, Licht aus weiter entfernten Quellen beugen. Eine solche Quelle ist die kosmischer mikrowellenhintergrunddas älteste nachweisbare Licht, das nach dem Urknall ausstrahlt.

Die Forscher nutzten den Hintergrund effektiv als Hintergrundbeleuchtung, um Regionen mit größerer Dichte im Universum zu beleuchten.

„Es ist ein bisschen wie Silhouetten, aber anstatt nur Schwarz in der Silhouette zu haben, hat man Textur und Klumpen dunkler Materie, als würde das Licht durch einen Stoffvorhang mit vielen Knoten und Unebenheiten strömen“, sagte Suzanne Staggs , Direktor des Atacama Cosmology Telescope und Physiker in Princeton, in der Universitätsmitteilung.

„Das berühmte blau-gelbe CMB-Bild ist eine Momentaufnahme dessen, wie das Universum in einer einzigen Epoche vor etwa 13 Milliarden Jahren aussah, und jetzt gibt uns dies die Informationen über alle Epochen seitdem“, fügte Staggs hinzu.

Die jüngste Analyse legt nahe, dass die dunkle Materie klumpig genug war, um in das Standardmodell der Kosmologie zu passen, das auf Einsteins Gravitationstheorie beruht.

Eric Baxter, ein Astronom an der Universität von Hawai’i und Mitautor der Forschung, die zur Februar-Karte der Dunklen Materie führte, teilte Gizmodo in einer E-Mail mit, dass die Karte seines Teams empfindlich auf niedrige Rotverschiebungen reagiert (d. h. in der Nähe, in das jüngere Universum). Andererseits konzentriert sich die neuere Karte ausschließlich auf die Linsenbildung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, was höhere Rotverschiebungen und einen umfassenderen Maßstab bedeutet.

„Anders gesagt, unsere Messungen und die neuen ACT-Messungen untersuchen etwas unterschiedliche (und komplementäre) Aspekte der Materieverteilung“, sagte Baxter. „Anstatt also unseren früheren Ergebnissen zu widersprechen, könnten die neuen Ergebnisse ein wichtiges neues Puzzleteil über mögliche Diskrepanzen mit unserem kosmologischen Standardmodell liefern.“

„Vielleicht ist das Universum auf kleinen Skalen und in jüngster Zeit weniger klumpig als erwartet (dh das Regime, das von unserer Analyse untersucht wurde), aber es stimmt mit den Erwartungen zu früheren Zeiten und auf größeren Skalen überein“, fügte Baxter hinzu.

Neue Instrumente sollen dabei helfen, die Materieverteilung des Universums herauszukitzeln. Ein kommendes Teleskop am Simons Observatory in der Atacama soll 2024 in Betrieb gehen und den Himmel fast zehnmal schneller kartieren als das Atacama Cosmology Telescope, so die Princeton-Veröffentlichung.

Mit dem Größte Digitalkamera, die je gebaut wurde am Vera-Rubin-Observatorium, ebenfalls in der Atacama, installiert werden soll, ist es eine aufregende Zeit für erdgebundene Observatorien.

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