Kortlægning af historiske ændringer i mørkt stof

Kombinationen af ​​Einsteins relativitetsteori med et af de mest kraftfulde teleskoper i verden har hjulpet et internationalt hold af forskere med at måle, hvor og hvordan mørke stofstrukturer vokser i universet. Deres analyse tyder på, at kosmiske strukturer kan udvikle sig langsommere end tidligere forudsagt.

Et hold ledet af Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe konstruerede et kort over mørkt stof gennem universets historie ved at analysere billeder af mere end ti millioner galakser. Resultaterne ser ud til at udfordre den nuværende forståelse af fysikkens grundlæggende love.

"Hvis yderligere data viser, at vi helt sikkert har ret, så tyder det på, at der mangler noget i vores nuværende forståelse af standardmodellen og den generelle relativitetsteori, " siger fysiker Chiaki Hikage.

Ifølge Einsteins generelle relativitetsteori, tyngdekraften fordrejer rum og tid. Til dato, denne teori har med succes forudsagt universets udvidelse, eksistensen af ​​sorte huller, og bøjningen af ​​lys fra fjerne stjerneobjekter. Hvis kosmologer bekræfter, at det observerede univers udvikler sig langsommere, end teorien forudsiger, det ville betyde, at en hel gren af ​​fysikken endnu ikke er blevet opdaget.

Mørkt stof er ansvarlig for dannelsen af ​​galakser, og mørk energi er ansvarlig for at accelerere den igangværende udvidelse af universet. Sammen, de udgør 95 procent af universet. Kortlægning af tætheden af ​​mørkt stof i nutidens univers og rekonstruering af historiske kort over mørkt stof, der går 13 milliarder år tilbage, kunne hjælpe med at studere ændringer i mørkt stof over tid. En sådan sammenligning kunne også belyse, hvordan mørk energi har påvirket mørkt stofs vækst i universet.

Mørkt stof er ikke synligt, men dets virkninger kan ses på galaksernes form. Da alt stofs tyngdekraft, inklusive usynlig mørkt stof, bøjer lysets vej, langt væk galakser ser forvrænget ud for observatører på Jorden. Forskere kan beregne, hvordan det mørke stof er fordelt i universet gennem galaksernes forvrængninger.

Hikage og hans team analyserede billeder af ti millioner galakser fra Hyper Suprime-Cam (HSC) Survey. Dette 870 megapixel kamera, fastgjort til det 8,2 meter lange Subaru-teleskop på toppen af ​​Maunakea, Hawaii, undersøger himlen, tegne et detaljeret kort over universet. Det gør det muligt for forskere at studere galakser milliarder af lysår fra Jorden. Disse galakser eksisterede for milliarder af år siden, men deres lys når først Jorden i dag, gør det muligt for forskere at studere universet fra dets spæde start.

Ved at bruge oplysningerne fra disse billeder, forskerne var i stand til at lave det mest detaljerede tredimensionelle kort over mørkt stof i universet til dato. Kortet var i overensstemmelse med tidligere undersøgelser. Imidlertid, det tyder også på, at kosmiske strukturer kan udvikle sig langsommere end forudsagt af andre forskerhold.

Hikage forklarer, at der er brug for flere data. "Med lidt mere arbejde, hvis vi kan få bedre nøjagtighed, vi kan måske finde noget konkret. Det er en stor motivationsfaktor for mig."

Forskerne vil fortsætte med at analysere flere HSC Survey-data, bringer dem tættere på at opdage, om videnskaben har brug for at omskrive sine regler om universet.