هذا الأسبوع ، أصدر العلماء بالتعاون مع هيئة مسح الطاقة المظلمة (DES) أول خريطة في سلسلة من الخرائط التفصيلية التي ترسم توزيع المادة المظلمة المستنتجة من تأثيراتها الجاذبية. تظهر البيانات الجديدة خيوطًا كبيرة من المادة المظلمة حيث تكمن المجرات وكتل المجرات المرئية والفراغات الكونية حيث يوجد عدد قليل جدًا من المجرات.
قال تشيهواي تشانغ من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا (ETH) في زيوريخ ، أحد زملاء التحليل: "تحليلنا حتى الآن يتماشى مع ما تتوقعه الصورة الحالية للكون". "عند التكبير في الخرائط ، قمنا بقياس كيف تغلف المادة المظلمة المجرات من أنواع مختلفة وكيف تتطور معًا على مدار الكونية."
إن الأبحاث والخرائط ، التي تمتد على مساحة كبيرة من السماء ، هي نتاج جهد هائل من فريق دولي من الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وإسبانيا وألمانيا وسويسرا والبرازيل. أعلنوا عن نتائجهم الجديدة في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS) في بالتيمور ، ماريلاند.
وفقًا لعلماء الكون ، تتدفق جزيئات المادة المظلمة وتتجمع معًا بمرور الوقت في مناطق معينة من الكون ، غالبًا في نفس الأماكن التي تتكون فيها المجرات وتتجمع. بمرور الوقت ، تتطور "الشبكة الكونية" عبر الكون. على الرغم من أن المادة المظلمة غير مرئية ، إلا أنها تتوسع مع الكون وتشعر بسحب الجاذبية. يمكن للفيزيائيين الفلكيين بعد ذلك إعادة بناء خرائطها من خلال مسح ملايين المجرات ، مثلما قد يستنتج المرء الاتجاه المتغير لسرب من الطيور من ظلها يتحرك على طول الأرض.
قام علماء DES بتصميم الخرائط باستخدام واحدة من أقوى الكاميرات الرقمية في العالم ، وهي كاميرا الطاقة المظلمة 570 ميجا بكسل (DECam) ، وهي حساسة بشكل خاص للضوء من المجرات البعيدة. وقد تم تركيبه على تلسكوب Victor M. Blanco الذي يبلغ طوله 4 أمتار ، والذي يقع في مرصد سيرو تولولو الأمريكي في شمال تشيلي. تسجل كل صورة من الصور بيانات من مساحة 20 ضعف حجم القمر كما تُرى من الأرض.
بالإضافة إلى ذلك ، تقوم DECam بجمع البيانات بشكل أسرع عشر مرات تقريبًا من الأجهزة السابقة. وفقًا لديفيد بيكون ، في معهد علم الكون والجاذبية بجامعة بورتسموث ، "يتيح لنا هذا التحديق في عمق الفضاء ورؤية تأثيرات المادة المظلمة والطاقة المظلمة بوضوح أكبر. ومن المفارقات ، على الرغم من أن هذه الكيانات المظلمة تشكل 96 ٪ من عالمنا ، فإن رؤيتها صعبة وتتطلب كميات هائلة من البيانات ".
يتيح التلسكوب وأدواته إجراء قياسات دقيقة باستخدام تقنية تعرف باسم "عدسة الجاذبية". يدرس علماء الفيزياء الفلكية التشوهات والقص الصغيرة لصور المجرات بسبب سحب الجاذبية للمادة المظلمة حولها ، على غرار الصور المشوهة للأجسام في عدسة مكبرة ، باستثناء أن المجرات العدسة التي لاحظها علماء DES هي على الأقل 6 مليار ضوء- بعد سنوات.
قاد التحليل وفينو فيكرام (مختبر أرغون الوطني) التحليل ، حيث تتبعوا شبكة المادة المظلمة بتفاصيل غير مسبوقة عبر 139 درجة مربعة من نصف الكرة الجنوبي. قال فيكرام: "قمنا بقياس التشوهات الملموسة بالكاد في أشكال حوالي 2 مليون مجرة لبناء هذه الخرائط الجديدة". هذا يمثل أقل من 0.4 ٪ من السماء بأكملها ، ولكن مسح DES المكتمل سيحدد أكثر من 30 مرة هذه المنطقة على مدى السنوات القليلة القادمة.
قدموا ورقة بحثهم للنشر في العدد القادم من الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، وأصدرها فريق DES بشكل علني كجزء من مجموعة من الأوراق على خادم arXiv.org يوم الثلاثاء.
ستسمح دقة وتفاصيل هذه الخرائط المتجاورة الكبيرة التي ينتجها علماء DES باختبار نماذج كونية أخرى. يقول روبرت نيكول (جامعة بورتسموث): "إنني متحمس حقًا لما ستخبرنا به هذه الخرائط عن المادة المظلمة في عناقيد المجرات وخاصة فيما يتعلق بنظريات الجاذبية المعدلة". قد يكون نموذج جاذبية أينشتاين ، النسبية العامة ، غير صحيح في المقاييس الكونية الكبيرة أو في المناطق الأكثر كثافة في الكون ، وسيسهل البحث المستمر مع مسح الطاقة المظلمة إجراء تحقيقات في ذلك.
