Naukowcy opracowali dokładną mapę materii we Wszechświecie

Według teorii Wielkiego Wybuchu cała materia była kilkanaście miliardów lat temu bardzo gorąca i bardzo gęsta. Później rozprzestrzeniała się, ochładzała i tworzyła skupiska. Obserwując obecny stan i rozkład materii w kosmosie, naukowcy próbują ustalić, jak przebiegała jej ewolucja w trakcie historii Wszechświata i jakie siły odgrywały w tym rolę. Pierwszym krokiem w tym zadaniu jest zebranie olbrzymich ilości danych obserwacyjnych przy pomocy teleskopów.

W nowych badaniach prowadzonych przez ponad 150 naukowców badacze połączyli dane z dwóch różnych przeglądów nieba wykonywanych przy pomocy teleskopów. Jeden to The Dark Energy Survey, w ramach którego przez sześć lat prowadzono obserwacje przy pomocy 4-metrowego teleskopu w Cerro Tololo Inter-American Observatory w Chile. Drugi zestaw danych został zgromadzony przy pomocy South Pole Telescope na Antarktydzie, który poszukuje słabych śladów promieniowania nadal podróżującego przez Wszechświat od początkowych momentów jego istnienia (tzw. kosmicznego promieniowania tła).

W obu przypadkach poszukiwano soczewkowania grawitacyjnego, czyli zjawiska zachodzącego, gdy światło jest zakrzywiane, gdy przechodzi w pobliżu masywnego obiektu, na przykład galaktyki. Dzięki połączeniu dwóch zestawów danych, uzyskanych osobnymi metodami, zmniejszono ryzyko występowania błędów w pomiarach.

Zjawisko soczewkowania grawitacyjnego pozwala wykrywać istnienie zarówno zwykłej materii, jak i tajemniczej ciemnej materii, której istnienie podejrzewamy na podstawie efektów, jakie wywołuje na zwykłą materię (np. oddziałując z nią grawitacyjnie). Analizując dane można wywnioskować, gdzie znajduje się materia – jaki jest jej rozkład w kosmosie. Udało się tego dokonać dokładniej niż we wcześniejszych badaniach.

Takie przewidywanie polega na tym, że uwzględniamy znane obecnie prawa fizyki, bierzemy obserwacje promieniowania z wczesnej epoki istnienia Wszechświata i ekstrapolujemy, w jaki sposób ten wczesny rozkład materii rozwinąłby się do czasów obecnych. Potem możemy porównać wynik przewidywań z obserwacjami współczesnego Wszechświata.

Większość uzyskanych wyników świetnie pasuje do aktualnie akceptowanej teorii o Wszechświecie, ale pojawiły się też oznaki pewnych niezgodności. „Wydaje się, że w obecnym Wszechświecie jest nieco mniej fluktuacji, niż można by przewidywać przy założeniu standardowego modelu kosmologicznego zakotwiczonego we wczesnym Wszechświecie" - wskazuje Eric Baxter z University of Hawaii, współautor badań.

Ta rozbieżność wymaga dalszych badań. Być może naukowcy nie uwzględniają jakiegoś istotnego czynnika w istniejącym modelu Wszechświata. Wyniki przedstawiono w trzech artykułach, które ukazały się 31 stycznia br. w czasopiśmie „Physical Review D".