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 bardzo 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, że w pomiarach występują błędy.

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 bardziej 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".