خريطة جديدة للمادة المظلمة تتحقق من صحة نظرية أينشتاين في الجاذبية

قام العلماء باستخدام بيانات من تلسكوب Atacama Cosmology في تشيلي بعمل خريطة مفصلة لتوزيع المادة المظلمة عبر ربع السماء.

تُظهر الخريطة توزيع المناطق للكتلة الممتدة بشكل أساسي بقدر ما يمكننا رؤيته في الوقت المناسب ؛ يستخدم خلفية الميكروويف الكونية كخلفية لصورة المادة المظلمة. سيتم تقديم بحث الفريق في علوم المستقبل مع CMB x LSS مؤتمر في كيوتو ، اليابان.

قال بليك شيروين ، عالم الكونيات بجامعة كامبريدج: “لقد رسمنا خريطة للمادة المظلمة غير المرئية عبر السماء لأكبر مسافات ، ونرى بوضوح ملامح هذا العالم غير المرئي الذي يمتد على مئات الملايين من السنين الضوئية”. جامعة برينستون يطلق. “يبدو كما تتنبأ نظرياتنا.”

المادة المظلمة هي مصطلح شامل للأشياء التي تشكل حوالي 27٪ من الكون ، لكنها لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر. نحن نعلم فقط أنه موجود ، مهما كان ، بسبب آثاره الجاذبية.

يسبر الناس المادة المظلمة من خلال نهجين رئيسيين: التجارب القائمة على الأرض والملاحظات الشاملة للكون. هناك الكثير من التجارب التي تحاول تحديد المادة المظلمة وسط بحر من المواد المظلمة المرشحة المقترحة ، والتي تشمل الأكسيونات والجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs).

لكن الطريقة الوحيدة التي تُلاحظ بها المادة المظلمة هي بطريقة غير مباشرة ، بالطريقة التي تُلاحظ فيها آثار الجاذبية على النطاقات الكبيرة. أدخل تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات ، والذي بتعبير أدق عن تاريخ الكون في عام 2021. خريطة التلسكوب مبنية على أ تم إصدار خريطة مادة الكون في وقت سابق من هذا العام، والتي تم إنتاجها باستخدام بيانات من Dark Energy Survey و South Pole Telescope. أيدت هذه الخريطة التقديرات السابقة لنسبة المادة العادية إلى المادة المظلمة ووجدت أن توزيع المادة كان أقل تكتلًا مما كان يُعتقد سابقًا.

تركز الخريطة الجديدة على الاهتمام المستمر بالنسبية العامة لأينشتاين: كيف تقوم الأجسام الأكثر ضخامة في الكون ، مثل الثقوب السوداء الهائلة ، بإثارة الضوء من مصادر بعيدة. أحد هذه المصادر هو الخلفية الكونية الميكروويفأقدم ضوء يمكن اكتشافه ، والذي يشع من أعقاب الانفجار العظيم.

استخدم الباحثون الخلفية بشكل فعال كإضاءة خلفية لإلقاء الضوء على مناطق ذات كثافة أكبر في الكون.

قالت سوزان ستاغز: “إنه يشبه إلى حد ما التظليل ، ولكن بدلاً من مجرد وجود اللون الأسود في الصورة الظلية ، لديك نسيج وكتل من المادة المظلمة ، كما لو كان الضوء يتدفق عبر ستارة قماشية بها الكثير من العقد والنتوءات”. . ، مدير تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات والفيزيائي في جامعة برينستون ، في بيان الجامعة.

وأضاف ستاغز: “إن صورة CMB الشهيرة باللونين الأزرق والأصفر هي لقطة سريعة لما كان عليه الكون في حقبة واحدة ، منذ حوالي 13 مليار سنة ، وهذا يعطينا الآن معلومات حول جميع الحقب منذ ذلك الحين”.

يشير التحليل الأخير إلى أن المادة المظلمة كانت متكتلة بما يكفي لتلائم النموذج القياسي لعلم الكونيات ، والذي يعتمد على نظرية أينشتاين في الجاذبية.

قال إريك باكستر ، عالم الفلك بجامعة هاواي والمؤلف المشارك للبحث الذي نتج عنه خريطة المادة المظلمة في فبراير ، لـ Gizmodo في رسالة بريد إلكتروني أن خريطة فريقه كانت حساسة للانزياحات الحمراء المنخفضة (بمعنى قريب ، في الكون الأحدث). من ناحية أخرى ، تركز الخريطة الأحدث حصريًا على عدسات الخلفية الكونية الميكروية ، مما يعني انزياحًا أحمر أعلى ومقياسًا أكثر شمولاً.

قال باكستر “بطريقة أخرى ، فإن قياساتنا وقياساتنا الجديدة تعمل على فحص جوانب مختلفة (ومكملة) إلى حد ما لتوزيع المادة”. “وبالتالي ، بدلاً من تناقض نتائجنا السابقة ، قد تقدم النتائج الجديدة جزءًا جديدًا مهمًا من اللغز حول التناقضات المحتملة مع نموذجنا الكوني القياسي.”

وأضاف باكستر: “ربما يكون الكون أقل تكتلًا مما كان متوقعًا على المقاييس الصغيرة وفي الآونة الأخيرة (أي النظام الذي تم فحصه من خلال تحليلنا) ، ولكنه يتوافق مع التوقعات في أوقات سابقة وعلى نطاقات أكبر”.

يجب أن تساعد الأدوات الجديدة في اكتشاف توزيع المادة في الكون. من المقرر أن يبدأ تلسكوب قادم في مرصد سيمونز في أتاكاما عملياته في عام 2024 وسيرسم خريطة للسماء أسرع بنحو 10 مرات من تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات ، وفقًا لـ إطلاق برينستون.

مع ال أكبر كاميرا رقمية على الإطلاق من المقرر تركيبه في مرصد فيرا روبن ، أيضًا في أتاكاما ، إنه وقت مثير للمراصد الأرضية.

المزيد: نظرية المادة المظلمة الجديدة تقول أن “الانفجار الكبير المظلم” هو الذي خلق الكون الخفي