Universets masse

Bochums kosmologer ledet af professor Hendrik Hildebrandt har fået ny indsigt i massefylden og strukturen af ​​stof i universet. For flere år siden, Hildebrandt havde allerede været involveret i et forskningskonsortium, der havde påpeget uoverensstemmelser i data mellem forskellige grupper. Værdierne bestemt for stoftæthed og struktur var forskellige afhængigt af målemetoden. En ny analyse, som omfattede yderligere infrarøde data, gjort forskellene endnu mere synlige. De kunne indikere, at dette er fejlen i standardmodellen for kosmologi.

Gnide i, videnskabsmagasinet fra Ruhr-Universität Bochum, har udgivet en rapport om Hendrik Hildebrandts forskning. Den seneste analyse af forskningskonsortiet, kaldet Kilo-Degree Survey, blev offentliggjort i tidsskriftet Astronomi og astrofysik i januar 2020.

To metoder til at bestemme strukturen af ​​stof

Forskerhold kan beregne tætheden og strukturen af ​​stof baseret på den kosmiske mikrobølgebaggrund, en stråling, der blev udsendt kort efter Big Bang og stadig kan måles i dag. Det er den metode, Planck Research Consortium bruger.

Kilo-Degree Survey-teamet, samt flere andre grupper, bestemte tætheden og strukturen af ​​stoffet ved hjælp af gravitationslinseeffekten:som objekter med høj masse afbøjer lys fra galakser, disse galakser vises i en forvrænget form et andet sted, end de faktisk er, når de ses fra Jorden. Baseret på disse forvrængninger, kosmologer kan udlede massen af ​​de afbøjelige objekter og dermed universets samlede masse. For at gøre det, imidlertid, de skal kende afstandene mellem lyskilden, det afbøjelige objekt og iagttageren, blandt andet. Forskerne bestemmer disse afstande ved hjælp af rødforskydning, hvilket betyder, at lyset fra fjerne galakser ankommer til Jorden forskudt til det røde område.

Ny kalibrering ved hjælp af infrarøde data

For at bestemme afstande, kosmologer tager derfor billeder af galakser ved forskellige bølgelængder, for eksempel en i det blå, en i det grønne og en i det røde område; de bestemmer så galaksernes lysstyrke i de enkelte billeder. Hendrik Hildebrandt og hans team inkluderer også flere billeder fra det infrarøde område for at bestemme afstanden mere præcist.

Tidligere analyser havde allerede vist, at mikrobølgebaggrundsdataene fra Planck Consortium systematisk afviger fra gravitationslinseeffektdataene. Afhængigt af datasættet, afvigelsen var mere eller mindre udtalt; det var mest udtalt i Kilo-Gradundersøgelsen. "Vores datasæt er det eneste baseret på gravitationslinseeffekten og kalibreret med yderligere infrarøde data, siger Hendrik Hildebrandt, Heisenberg professor og leder af RUB-forskningsgruppen Observational Cosmology i Bochum. "Dette kan være årsagen til den større afvigelse fra Planck-dataene."

For at bekræfte denne uoverensstemmelse, gruppen evaluerede datasættet fra et andet forskningskonsortium, Dark Energy Survey, ved at bruge en lignende kalibrering. Som resultat, disse værdier afveg også endnu stærkere fra Planck-værdierne.

Debat i ekspertkredse

Forskere diskuterer i øjeblikket, om uoverensstemmelsen mellem datasættene faktisk er en indikation af, at standardmodellen for kosmologi er forkert eller ej. Kilo-Degree Survey-teamet arbejder allerede på en ny analyse af et mere omfattende datasæt, der kan give yderligere indsigt. Det forventes at give endnu mere præcise data om stoftæthed og struktur i foråret 2020.