Mezinárodní tým vědců vedený Rachel Mandelbaumovou z Carnegie Mellon University dokázal vytvořit nejpodrobnější a nejrozsáhlejší mapu trojrozměrného rozložení hmoty ve vesmíru a pomocí dat Hyper Suprime-Cam (HSC) významně zvýšil rozsah lidských znalostí o temné energii. Studie byla zaslána ke zveřejnění Japonskou astronomickou společností.
Moderní vesmír je sbírka různých míst. Jak se vesmír za posledních 14 miliard let rozpínal, galaxie a temná hmota jsou neustále kombinovány gravitací a vytvářejí ještě fragmentovanější krajinu s hustšími shluky hmoty a obrovskými dutinami.
Gravitační síla, která spojuje hmotu, také ovlivňuje, jak můžeme pozorovat astronomické objekty. Když světlo cestuje ze vzdálených galaxií na Zemi, gravitační tah jiné hmoty v její cestě, včetně temné hmoty, ohýbá světlo. Výsledkem je, že obrazy galaxií, které nám teleskopy ukazují, jsou mírně zkreslené – jev nazývaný slabá gravitační čočka. V těchto zkresleních je velké množství informací, zásobárna znalostí pro vědce, kteří se snaží lépe porozumět distribuci hmoty ve vesmíru a najít definici podstaty temné energie.
Mapa HSC, založená na datech z japonského dalekohledu Subaru na Havaji, umožnila vědcům měřit gravitační zkreslení na obrazech asi 10 milionů galaxií.
Teleskop Subaru umožnil vědcům znovu vidět galaxie v čase mnohem lépe než v předchozích pozorováních. Například průzkum Dark Energy Survey Observation Mission umožnil analyzovat mnohem větší oblast oblohy s podobnou úrovní přesnosti než HSC, ale pokrýval pouze blízký vesmír. Zatímco HSC má užší rozsah, jeho pohled je podrobnější, což vědcům umožňuje vidět slabší galaxie a jasnější mapu distribuce temné hmoty.
Výzkumný tým porovnal jejich mapu s výkyvy poskytnutými satelitními pozorováními od Planckovy kosmické agentury od nejranějších dnů vesmíru. Měření HSC byla o něco horší, ale statisticky stále v souladu s Planckovými pozorováními. Skutečnost, že studie HSC a další laxní čočkové studie nacházejí nižší výsledky než Planck, vyvolává lákavou otázku, zda se temná energie ve vědecké komunitě skutečně chová jako Einsteinova kosmologická konstanta.
„Naše mapa nám dává lepší představu o tom, kolik temné energie existuje, a říká nám něco více o jejích vlastnostech a o tom, jak urychluje rozpínání vesmíru,“ řekl Mandelbaum. „HSC je skvělým doplňkem dalších pozorování. Kombinace dat projektu bude mocným nástrojem a umožní nám odhalit mnohem více o povaze temné hmoty a temné energie. “
Měření zkreslení způsobeného slabou gravitační čočkou není snadný úkol. Efekt je poměrně malý a zkreslení v galaktických formách může být způsobeno také atmosférou, dalekohledem a detektorem. Pro získání přesných výsledků musí vědci vědět, že měří pouze účinky slabé čočky.
Mandelbaum, docent fyziky a člen McWilliamsova centra pro kosmologii v Carnegie Mellon, je odborníkem na kontrolu těchto vnějších zkreslení. Ona a její tým vytvořili podrobné simulace dat průzkumu HSC ze snímků z Hubblova kosmického dalekohledu. S těmito modely dokázali aplikovat tvarové korekce na galaxii, aby odstranili deformace tvarů způsobené jinými efekty než čočkami.
Prezentovaný výsledek je výsledkem práce od začátku mise. Pokud studie HSC shromažďuje data po dobu pěti let, poskytne ještě více informací o chování temné energie a poskytne nová data o vývoji galaxií a masivních shluků galaxií ve vesmíru, umožní studium objektů, jako jsou supernovy, bude podrobněji studovat naši vlastní galaxii, Mléčnou Způsob.
