Analyse van een gigantisch nieuw melkwegonderzoek, gemaakt met ESO's VLT Survey Telescope in Chili, suggereert dat donkere materie mogelijk minder dicht en soepeler door de ruimte is verdeeld dan eerder werd gedacht. Een internationaal team gebruikte gegevens van de Kilo Degree Survey (KiDS) om te bestuderen hoe het licht van ongeveer 15 miljoen verre sterrenstelsels werd beïnvloed door de zwaartekracht van materie op de grootste schalen in het heelal. De resultaten lijken in tegenspraak met eerdere resultaten van de Planck-satelliet.

Hendrik Hildebrandt van het Argelander-Institut für Astronomie in Bonn, Duitsland en Massimo Viola van de Leidse Sterrewacht in Nederland leidden een team van astronomen van instellingen over de hele wereld die beelden verwerkten van de Kilo Degree Survey (KiDS), die is gemaakt met ESO's VLT Survey Telescope (VST) in Chili. Voor hun analyse ze gebruikten afbeeldingen van het onderzoek dat vijf delen van de hemel besloeg met een totale oppervlakte van ongeveer 2200 keer de grootte van de volle maan, en met ongeveer 15 miljoen sterrenstelsels.

Door gebruik te maken van de voortreffelijke beeldkwaliteit die beschikbaar is voor de VST op de Paranal-site, en met behulp van innovatieve computersoftware, het team was in staat om een ​​van de meest nauwkeurige metingen uit te voeren die ooit zijn gedaan van een effect dat bekend staat als kosmische afschuiving. Dit is een subtiele variant van zwakke zwaartekrachtlensing, waarin het licht van verre sterrenstelsels enigszins wordt vervormd door het zwaartekrachtseffect van grote hoeveelheden materie, zoals clusters van sterrenstelsels.

In kosmische scheerbeurt, het zijn geen clusters van sterrenstelsels, maar grootschalige structuren in het heelal die het licht vervormen, wat een nog kleiner effect geeft. Zeer brede en diepe onderzoeken, zoals KiDS, zijn nodig om ervoor te zorgen dat het zeer zwakke kosmische afschuifsignaal sterk genoeg is om te worden gemeten en door astronomen kan worden gebruikt om de verdeling van zwaartekracht in kaart te brengen. Deze studie omvat het grootste totale gebied van de lucht dat tot nu toe met deze techniek in kaart is gebracht.

Intrigerend, de resultaten van hun analyse lijken niet te stroken met de conclusies uit de resultaten van de Planck-satelliet van het Europees Ruimteagentschap, de leidende ruimtemissie die de fundamentele eigenschappen van het heelal onderzoekt. Vooral, de meting van het KiDS-team van hoe klonterig materie in het heelal is - een belangrijke kosmologische parameter - is aanzienlijk lager dan de waarde die is afgeleid van de Planck-gegevens.

Massimo Viola legt uit:"Dit laatste resultaat geeft aan dat donkere materie in het kosmische web, die goed is voor ongeveer een kwart van de inhoud van het heelal, is minder klonterig dan we eerder dachten."

Donkere materie blijft ongrijpbaar voor detectie, zijn aanwezigheid alleen afgeleid uit de zwaartekracht effecten. Studies als deze zijn de beste huidige manier om de vorm te bepalen, schaal en verspreiding van dit onzichtbare materiaal.

Het verrassende resultaat van deze studie heeft ook implicaties voor ons bredere begrip van het heelal, en hoe het is geëvolueerd tijdens zijn bijna 14 miljard jaar oude geschiedenis. Een dergelijke schijnbare onenigheid met eerder vastgestelde resultaten van Planck betekent dat astronomen nu misschien hun begrip van enkele fundamentele aspecten van de ontwikkeling van het heelal moeten herformuleren.

Hendrik Hildebrandt merkt op:"Onze bevindingen zullen helpen bij het verfijnen van onze theoretische modellen van hoe het heelal is gegroeid vanaf het begin tot op de dag van vandaag."

De KiDS-analyse van gegevens van de VST is een belangrijke stap, maar toekomstige telescopen zullen naar verwachting nog bredere en diepere onderzoeken van de hemel uitvoeren.

De mede-leider van het onderzoek, Catherine Heymans van de Universiteit van Edinburgh in het Verenigd Koninkrijk voegt toe:"Het is een complexe uitdaging om te ontrafelen wat er sinds de oerknal is gebeurd. maar door de verre luchten te blijven bestuderen, we kunnen een beeld vormen van hoe ons moderne universum is geëvolueerd."

"We zien op dit moment een intrigerende discrepantie met de Planck-kosmologie. Toekomstige missies zoals de Euclid-satelliet en de Large Synoptic Survey Telescope zullen ons in staat stellen deze metingen te herhalen en beter te begrijpen wat het universum ons echt vertelt, " concludeert Konrad Kuijken (Sterrewacht Leiden, Nederland), die hoofdonderzoeker is van de KiDS-enquête.

Dit onderzoek werd gepresenteerd in het artikel getiteld "KiDS-450:Cosmological parameter constraints from tomographic zwakke gravitational lensing", door H. Hildebrandt et al., verschijnen in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .