science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Tracer-sterrenstelsels onderzoeken de kosmische achtergrond

Een foto van de Zuidpooltelescoop (SPT) in de winter, met de karakterloze horizon van het hoge Antarctische plateau. Astronomen hebben gegevens van de SPT gebruikt, de Dark Energy Survey en de Planck-missie om de structuur van het universum te ontrafelen van de manier waarop licht van verre sterrenstelsels is verstoord. Credit:de SPT-samenwerking

Het universum, misschien verrassend, bestaat niet uit sterrenstelsels die willekeurig door de ruimte zijn verdeeld; dat is, het is niet erg homogeen. In plaats daarvan, zijn sterrenstelsels zijn geclusterd in verschillende structuren, typisch gigantische filamenten gescheiden door enorme holtes - de "grootschalige structuur (LSS), " een architectuur waarvan de ontdekking en het in kaart brengen ongeveer dertig jaar geleden door CfA-astronomen zijn ontwikkeld. Sindsdien hebben astronomen LSS-kaarten gecombineerd met resultaten van de kosmische microgolfachtergrondstraling (CMBR) en ideeën over de inflatoire oerknal om een ​​opmerkelijk consistent beeld van het heelal samen te stellen , zijn oorsprong en zijn evolutie.

Mysteries blijven, bijvoorbeeld donkere materie, die zich naar verwachting ook in grootschalige structuren zal verzamelen. CfA-astronomen David James en Tony Stark maakten deel uit van een groot internationaal team dat fotonen van sterrenstelsels in het vroege heelal ("tracerstelsels") gebruikte om de LSS in meer detail te onderzoeken. Terwijl deze fotonen het heelal doorkruisen op weg naar ons, hun paden worden verstoord door de zwaartekrachtsinvloeden van de LSS, waaronder in het bijzonder de effecten van gravitatielenzen. De schijnbare plaatsing van jonge sterrenstelsels zoals geprojecteerd op de hemel en hun statistische verdelingen zijn gevoelig voor zowel de huidige als de evoluerende geometrie en structuur van materie in het universum.

De astronomen erkenden dat hoewel de details van de geprojecteerde massaverdeling uiterst complex zijn, het gebruik van de ratio's van sommige parameters kan bepaalde onzekerheden wegnemen, waardoor ze belangrijke beperkingen op de huidige modellen van kosmische evolutie kunnen verkrijgen. Het team combineerde waarnemingen van de Dark Energy Survey (een optisch onderzoek dat miljoenen sterrenstelsels in kaart heeft gebracht), de South Pole Telescope (een submillimetergolffaciliteit die de CMBR en vroege sterrenstelsels bestudeert), en de Planck-missie (een verre-infrarood- en millimeteronderzoeksruimtevaartuig). Een bijzonder waardevol voordeel van deze benadering is dat het niet nodig is de afstanden tot de tracer-sterrenstelsels te kennen (voor afstanden zouden ze de zwakke spectroscopische roodverschuivingen moeten kunnen meten). De wetenschappers waren in staat om met een nauwkeurigheid van ongeveer tien procent beperkingen te verkrijgen op enkele van de gedetailleerde parameters van de huidige kosmologische modellen, en ze voorspellen dat ze met verder onderzoek zelfs in staat zullen zijn om enkele van de essentiële kenmerken van donkere materie te beperken, zoals zijn staatsvergelijking, en eigenschappen die tot nu toe ongrijpbaar zijn gebleven.