Astronomen hebben de eerste kaart van het heelal geconstrueerd op basis van de posities van superzware zwarte gaten, die de grootschalige structuur van het universum onthult.

De kaart meet nauwkeurig de expansiegeschiedenis van het heelal tot toen het heelal nog geen drie miljard jaar oud was. Het zal ons begrip van 'donkere energie' helpen verbeteren, het onbekende proces dat ervoor zorgt dat de uitdijing van het heelal versnelt.

De kaart is gemaakt door wetenschappers van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), een internationale samenwerking met astronomen van de Universiteit van Portsmouth.

Als onderdeel van de SDSS Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), wetenschappers maten de posities van quasars - extreem heldere schijven van materie die rond superzware zwarte gaten in de centra van verre sterrenstelsels wervelden. Het licht dat ons van deze objecten bereikte, vertrok in een tijd dat het universum tussen de drie en zeven miljard jaar oud was, lang voordat de aarde zelfs maar bestond.

De kaartbevindingen bevestigen het standaardmodel van de kosmologie dat onderzoekers de afgelopen 20 jaar hebben opgebouwd. Bij dit model is het universum volgt de voorspellingen van Einsteins algemene relativiteitstheorie, maar bevat componenten die, terwijl we hun effecten kunnen meten, we begrijpen niet wat ze veroorzaakt.

Samen met de gewone materie waaruit sterren en sterrenstelsels bestaan, Donkere energie is momenteel de dominante component, en het heeft speciale eigenschappen waardoor het de uitdijing van het heelal versnelt.

Wil Percival, Professor Kosmologie aan de Universiteit van Portsmouth, wie de eBOSS-onderzoekswetenschapper is, zei:"Ook al begrijpen we hoe zwaartekracht werkt, we begrijpen nog steeds niet alles - er is nog steeds de vraag wat Dark Energy precies is. We willen Dark Energy graag verder begrijpen. Niet met alternatieve feiten, maar met de wetenschappelijke waarheid, en onderzoeken zoals eBOSS helpen ons om ons begrip van het universum op te bouwen."

Om de kaart te maken, wetenschappers gebruikten de Sloan-telescoop om meer dan 147 te observeren, 000 quasars. Deze waarnemingen gaven het team de afstanden van de quasars, die ze gebruikten om een ​​driedimensionale kaart te maken van waar de quasars zijn.

Maar om de kaart te gebruiken om de expansiegeschiedenis van het universum te begrijpen, astronomen moesten een stap verder gaan en de afdruk van geluidsgolven meten, bekend als baryon akoestische oscillaties (BAO's), reizen in het vroege heelal. Deze geluidsgolven reisden toen het universum veel heter en dichter was dan het universum dat we vandaag zien. Toen het heelal 380 was, 000 jaar oud, omstandigheden veranderden plotseling en de geluidsgolven werden 'bevroren' op hun plaats. Deze bevroren golven blijven ingeprent in de driedimensionale structuur van het universum dat we vandaag zien.

Met behulp van de nieuwe kaart, de waargenomen grootte van de BAO kan worden gebruikt als een 'standaardliniaal' om afstanden in ons heelal te meten. "Je hebt meters voor kleine lengte-eenheden, kilometers of mijlen voor afstanden tussen steden, en we hebben de BAO voor afstanden tussen sterrenstelsels en quasars in de kosmologie, " legde Pauline Zarrouk uit, een promovendus aan de Irfu/CEA, Universiteit Parijs-Saclay, die de verdeling van de waargenomen grootte van de BAO heeft gemeten.

De huidige resultaten bestrijken een reeks van tijden waar ze nog nooit eerder zijn waargenomen, het meten van de omstandigheden toen het universum slechts drie tot zeven miljard jaar oud was, meer dan twee miljard jaar voordat de aarde werd gevormd.

Het eBOSS-experiment gaat verder met de Sloan Telescope, bij Apache Point Observatory in New Mexico, VS, meer quasars en dichterbij gelegen sterrenstelsels observeren, het vergroten van de grootte van de geproduceerde kaart. Nadat het is voltooid, een nieuwe generatie luchtonderzoeken zal beginnen, waaronder het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) en de Euclid-satellietmissie van het Europees Ruimteagentschap. Deze zullen de betrouwbaarheid van de kaarten met een factor tien verhogen in vergelijking met eBOSS, het universum en Dark Energy in ongekend detail onthullen.