Astronomii au descoperit cele mai timpurii urme ale materiei întunecate. De ce i-a uimit?

Pentru prima dată, oamenii de știință au folosit reziduurile de radiație ale Big Bang-ului pentru a măsura materia întunecată din jurul galaxiilor extrem de îndepărtate.

Chiar dacă este imposibil să o vedem, materia întunecată umple Universul. Iar acum, se pare că este din ce în ce mai probabil ca aceasta să fi existat dintotdeauna. O echipă internațională din Japonia a folosit Telescopul Subaru de la complexul Mauna Kea Observatories pentru a descoperi cea mai timpurie materie întunecată observată vreodată, urmărind modul în care aceasta distorsionează măsurătorile halourilor a milioane de galaxii dintre cele mai vechi și mai îndepărtate din Univers.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Într-un nou articol publicat în Physical Review Letters, echipa raportează cele mai timpurii urme subtile ale influenței materiei întunecate asupra galaxiilor din Universul tânăr.

Ei au făcut această descoperire după ce au observat 1,5 milioane de galaxii incredibil de îndepărtate și halourile lor de materie întunecată, privind în urmă cu până la 12 miliarde de ani.

Materia întunecată umple Universul

Pentru prima dată, acești cosmologi arată că este posibil să se utilizeze chiar reziduul de radiații al Big Bang-ului – pentru a măsura halourile de materie întunecată din jurul galaxiilor extrem de îndepărtate. Pe măsură ce masa galaxiilor mai apropiate și mai recente și materia întunecată care le însoțește curbează fondul de microunde, astronomii pot sesiza fluctuațiile subtile ale radiației pentru a observa indirect materia întunecată.

Andrés Plazas Malagón, unul dintre membrii echipei de studiu și cercetător la Universitatea Princeton și la Observatorul Vera Rubin din nordul statului Chile, spune pentru Inverse că, dacă ne uităm la o singură galaxie, s-ar putea să nu se observe prea multe distorsiuni.

Astfel, echipa a combinat observațiile a 1,5 milioane de galaxii și inelul de materie întunecată care le înconjoară pe fiecare dintre ele pentru a găsi un semnal mai clar.

,,Nu se obțin informații pentru fiecare halo în parte”, spune el. „dar ne așteptăm ca toate aceste halouri să fie foarte asemănătoare”.

Materia întunecată, imposibil de văzut

Studiul diferă de alte investigații privind lentilele galactice, deoarece folosește date din fondul cosmic de microunde, în loc să observe modul în care lumina și radiația de la galaxiile mai îndepărtate sunt influențate de galaxiile mai apropiate.

În cele din urmă, echipa a observat materia întunecată din primii 1,7 miliarde de ani de existență a Universului. Descoperirea ne spune că primele galaxii au avut halouri de materie întunecată chiar în momentul în care s-au format.

Unul dintre marile avantaje ale studiului este dimensiunea uriașă a eșantionului – observarea multor galaxii face ca fluctuațiile foarte mici, dar semnificative ale radiației să fie mai ușor de detectat – dar, de asemenea, datele fuseseră deja colectate. Este posibil ca și alți astronomi să poată folosi alte seturi de date existente, pentru a descoperi mai multă materie întunecată timpurie.

,,Să ne uităm la materia întunecată din jurul galaxiilor îndepărtate? A fost o idee nebunească. Nimeni nu și-a dat seama că am putea face acest lucru. Materia întunecată nu poate fi observată în mod direct, iar rolul său în Univers este un mister. Cu toate acestea, se crede că această substanță reprezintă un sfert din întreaga existență”, spune Masami Ouchi, profesor la Universitatea din Tokyo și co-autor al studiului.

Astronomii încearcă să înțeleagă Universul

Pentru a o înțelege mai bine, astronomii compară observațiile din Universul nostru local, cu măsurătorile unor obiecte extrem de îndepărtate și vechi.

În mod surprinzător, materia întunecată observată în acest studiu nu se comportă așa cum au prezis oamenii de știință pe baza a ceea ce știm despre legile fizicii și, în special, a Modelului Standard, care oferă un cadru pentru caracterizarea întregii materii din Univers.

Cele mai bune măsurători existente ale fondului cosmic de microunde au fost stabilite de misiunea Planck a ESA în urmă cu un deceniu. Și, deși nu a măsurat direct materia întunecată, măsurătorile au stabilit anumite constrângeri cu privire la ceea ce fizicienii se așteaptă să fie acolo.

Urmele influenței materiei întunecate asupra galaxiilor

Conform unei teorii cosmologice populare, materia întunecată ar trebui să formeze aglomerări dense la nivel local, ca urmare a fluctuațiilor aleatorii din fondul cosmic de microunde și a gravitației. În schimb, echipa a descoperit că materia întunecată timpurie este mai puțin aglomerată decât se aștepta.

În cazul în care așteptările cosmologilor cu privire la Universul timpuriu nu corespund observațiilor astronomice, este posibil ca alte ipoteze care stau la baza cosmologiei standard să se destrame cu cât ne întoarcem mai mult în timp și spațiu, scrie Inverse.

Deocamdată, această analiză a implicat doar o treime din setul de date galactice colectate de Telescopul Subaru.

Astronomii ar putea continua să cerceteze întregul set de date și alte observații existente pentru a găsi urme de materie întunecată în eșantioane extrem de mari de galaxii.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Mister rezolvat. Oamenii de știință ar fi descoperit cum s-au format galaxiile fără materie întunecată

Există materie întunecată în jurul nostru? Cercetătorii spun că da

Astronomii au descoperit o galaxie fără materie întunecată. „Ar trebui să existe, însă observațiile noastre spun altceva”

O aglomerare uriașă de materie întunecată, detectată de astrofiziceni în afara galaxiei Calea Lactee