A sötét anyag hatalmas szálait fedezték fel az Univerzumban

Tízmillió távoli galaxis vizsgálata alapján a láthatatlan tömeg hatalmas hálója legalább egymilliárd fényéves távolságig terjed ki körülöttünk, ami megerősíti az Univerzum nagyléptékű szerkezetét leíró modelleket.

A Világegyetem összetétele

"A távoli Világegyetemből érkező ősi sugárzás elemzéséből kimutatható, hogy a sugárzás milyen tartományokon haladt keresztül, ennek segítségével pedig jobban megérthetjük a galaxisok és a sötét anyag viszonyát" - mondta Lance Miller professzor (Oxford University) az amerikai csillagászati társaság (American Astronomical Society) jelenleg zajló éves konferenciáján, ahol a láthatatlan tömeg eloszlásáról is új bejelentést tettek a kutatók.

Eszerint minden korábbinál nagyobb térrészben és részletesebben sikerült feltérképezni a láthatatlan tömeg eloszlását, Catherine Heymans (University of Edinburgh) és Ludovic Van Waerbeke (University of British Columbia) munkája révén. A kutatás alapján készült új térkép több mint egymilliárd fényév átmérőjű térrészen belül mutatja be a sötét anyag eloszlását.

A felméréshez a kanadai-francia-hawaii távcsövet (CFHT) használták a szakemberek. A műszer nagy látómezejű MegaCam nevű detektorával öt éven keresztül végeztek méréseket az égbolt négy különböző irányában. A 340 megapixel felbontású kamera az égbolt 1x1 fokos részét tudja vizsgálni, és a munka keretében több mint 10 millió távoli (többségében 6 milliárd fényévre lévő) galaxist tanulmányoztak. A kérdéses galaxisok sugárzása tehát akkor indult el felénk, amikor a Világegyetem még csak fele olyan idős volt, mint most.

A távcsöves program keretében azt vizsgálták a szakemberek, hogyan torzult el a megfigyelt távoli galaxisok fénye, miközben felénk közeledett és különböző tömegkoncentrációk mellett haladt el. A módszer révén a gravitációs hatást kifejtő láthatatlan tömeg eloszlása megállapítható, így készült a hatalmas térkép.

A képen látható foltok a láthatatlan tömeg, vagyis a sötét anyag előfordulálását mutatják az Univerzum egy részében. Köztük nagy üres térrészek vannak (kék háttér). A láthatatlan tömeg legsűrűbb csoportosulásainál nagytömegű galaxishalmazok találhatóak (lásd a kinagított példákat). A kép nagyméretű változatának letöltése (Van Waerbeke, Heymans, CFHTLens collaboration)

A most közölt új eredmény szerint minden korábbinál nagyobb távolságig és pontosabb formában sikerült kimutatni, hogy a szuperhalmaz-szerkezet nagy méretskálán minden irányban megfigyelhető. A szuperhalmazok a Világegyetem ma ismert legnagyobb alakzatai, amelyekben a látható galaxisok és galaxishalmazok mellett a láthatatlan tömeg is koncentrálódik, és hatalmas fonalakat, buborékfelületeket alkot. A láthatatlan tömeg - gravitációja révén - meghatározza a számunkra látható, fénylő anyag eloszlását.

A vizsgált égterületek és a Hold látszólagos égi méretének összehasonlítása
(Van Waerbeke, Heymans, CFHTLens collaboration). A csomók itt is a sötét anyag, illetve a szuperhalmazok eloszlását mutatják

A korábbi észlelések utaltak már a "kozmikus háló" nagy kiterjedésére, de azok ezt az eloszlást csak kisebb távolságig tudták igazolni. A szuperhalmazok nagy méretének felismerése a Világegyetem nagyléptékű viselkedését leíró kozmológiai modellek pontosításában segít. További információk és képek a felmérés honlapján tekinthetők meg.

Mi lehet a sötét anyag?

Napjaink fizikájának és kozmológiájának egyik nagy rejtélye, hogy sokkal több láthatatlan anyag van a Világegyetemben, mint amennyit közvetlenül megfigyelhetünk. A csak gravitációs hatása alapján kimutatható láthatatlan tömeget a sötét csillagközi felhők, halvány barna törpék, fekete lyukak nem tehetik ki, így valószínűleg egzotikus szubatomi részecskék felelnek a létezéséért. Sokáig a  neutrínókat tartották a legjobb jelölteknek, de ezekről néhány éve kiderült, hogy van ugyan csekély tömegük, ám ez messze nem elegendő a láthatatlan tömeg magyarázatára.

A legesélyesebb jelöltek olyan részecskék, amelyeket egyelőre nem sikerült észlelnünk. Ilyenek például a WIMP-ek (Weakly Interacting Massive Particle). Ezeket elsősorban azokban a laboratóriumokban figyelhetik meg sikeresen, amelyek megfelelően fel vannak szerelve az ilyen kísérletekhez, mint például a legnanói olasz nemzeti laboratórium, vagy a CERN LHC gyorsítója, illetve az amerikai Lawrence Livermore nemzeti laboratórium, ahol már korábban is végeztek ilyen kísérleteket.

 

Csillagnyomok a kanadai-francia-hawaii távcső felett az égen