(FOTO) NAJPRECIZNIJA KARTA SVE TVARI U SVEMIRU: Čini se da bi nešto moglo nedostajati trenutnom standardnom modelu

Golemi napor ogromnog međunarodnog tima znanstvenika upravo nam je dao dosad najprecizniju mapu sve tvari u svemiru. O tome su objavljenja tri znanstvena rada: ovaj, ovaj i ovaj.

Kombinirajući podatke iz dvaju velikih istraživanja, međunarodna je suradnja otkrila gdje svemir ima, a gdje ne, normalnu tvar koja čini planete, zvijezde, prašinu, crne rupe, galaktike; ali i tamnu tvar – tajanstvenu nevidljivu masu koja stvara veću gravitaciju nego što se može objasniti normalnom tvari.

Dobivena karta, koja pokazuje gdje se materija nakupila tijekom životnog vijeka svemira koji traje 13,8 milijardi godina, bit će vrijedna referenca za znanstvenike koji žele razumjeti kako se svemir razvio.

Uistinu, rezultati već pokazuju da materija nije raspoređena baš onako kako smo mislili, sugerirajući da bi nešto moglo nedostajati trenutnom standardnom modelu kozmologije.

Prema sadašnjim modelima, u trenutku velikog praska, sva tvar u svemiru bila je kondenzirana u singularnost – jednu točku beskonačne gustoće i ekstremne topline koja je iznenada eksplodirala i izbacila kvarkove koji su se brzo spojili u juhu od protona, neutrona i jezgre. Atomi vodika i helija nastali su nekoliko stotina tisuća godina poslije. Cijeli je svemir sazdan od njih.

Čak 75 posto tvari ne možemo ni detektirati

Kako su se ti rani atomi širili, hladili, skupljali, formirali zvijezde, kamenje i prašinu, detektivski je rad temeljen na tome kako svemir oko nas izgleda danas. A jedan od glavnih tragova koje smo koristili jest detektiranje gdje se sva tvar nalazi sada. Znanstvenici onda mogu raditi unatrag kako bi otkrili kako je onamo dospjela.

Ali ne možemo vidjeti sve. Zapravo, većina tvari u svemiru – oko 75 posto – potpuno je nevidljiva našim trenutnim metodama detekcije.

Detektirali smo ju samo neizravno jer ona stvara jača gravitacijska polja nego što bi trebala biti samo na temelju količine normalne tvari. To se očituje u takvim fenomenima kao što su galaktike koje se okreću brže nego što bi trebale, kao i tzv. gravitacijske leće.

Kada nešto u svemiru ima dovoljno mase – na primjer, jato tisuća galaktika – gravitacijsko polje oko toga postaje dovoljno jako da utječe na zakrivljenost samog prostorvremena. To znači da svako svjetlo koje putuje kroz to područje prostora čini to duž zakrivljene putanje, što rezultira iskrivljenom i uvećanom svjetlošću. Te su leće također jače nego što bi trebale biti da ih stvara samo normalna tvar.

Objedinjavanje dvaju skupova podataka

Kako bi mapirali tvar u svemiru, istraživači su usporedili podatke gravitacijskih leća prikupljene u dva različita istraživanja – Dark Energy Survey, koji je prikupljao podatke u valnim duljinama blizu ultraljubičastog, vidljivog i blizu infracrvenog; i South Pole Telescope koji prikuplja podatke o kozmičkoj mikrovalnoj pozadini, slabim tragovima zračenja preostalima od velikog praska.

Objedinjujući ta dva skupa podataka snimljenih dvama različitim instrumentima, istraživači mogu biti mnogo sigurniji u svoje rezultate.

“Funkcionira kao unakrsna provjera, tako da mjerenje postaje mnogo robusnije nego da ste upotrijebili samo jedno ili drugo”, kaže astrofizičar i glavni autor jednog od tri rada Chihway Chang sa Sveučilišta u Chicagu.

Glavni autori druga dva rada jesu fizičar Yuuki Omori sa Sveučilišta u Chicagu i stručnjak za teleskope Tim Abbott s NOIRLab-ova međuameričkog opservatorija Cerro Tololo.

Dobivena karta, temeljena na položajima galaktika, utjecaja gravitacijskih leća na našu percepciju galaktika i kozmičke mikrovalne pozadine, može se zatim ekstrapolirati kako bi se zaključila distribucija tvari u svemiru.

Ta se karta zatim može usporediti s modelima i simulacijama evolucije svemira kako bi se vidjelo odgovara li promatrana distribucija tvari važećim znanstvenim teorijama.