Kosmilise mikrolaine fooni väändunud nägemused - kõige varasem tuvastatav valgus - võimaldavad astronoomidel kaardistada nähtava ja nähtamatu aine koguhulk kogu universumis.
Ligikaudu 85 protsenti kogu universumi ainest on tume aine, mis pole isegi kõige võimsamatele teleskoopidele nähtamatu, kuid on gravitatsioonilise tõmbe abil tuvastatav.
Tumeda aine leidmiseks otsivad astronoomid efekti, mida nimetatakse gravitatsiooniläätsedeks: kui tumeda aine gravitatsiooniline tõmme paindub ja võimendab kaugema objekti valgust. Selle kõige ekstsentrilisemal kujul saadakse kaugetest kosmilistest objektidest mitu kaarekujulist pilti.
Kuid siin on üks hoiatus: tumeda aine tuvastamiseks peab selle taga olema mingi objekt. Tähed tuleb joondada.
Suurbritannia Hertfordshire'i ülikooli dr James Geachi juhitud hiljutises uuringus on astronoomid oma pilgu heitnud hoopis kosmilisele mikrolaine taustale (CMB).
"CMB on kaugeim / vanim valgus, mida me näeme," rääkis dr Geach Space Magazine'ile. "Seda võib pidada pinnaks, mis valgustab kogu universumit."
CMB footonid on Maa poole liikunud, kuna universum oli vaid 380 000 aastat vana. Ühel fotonil on olnud võimalus sattuda rohkesse mateeriasse, olles tõhusalt sondeerinud kogu universumis olevat ainet selle vaatevälja järgi.
"Nii et meie vaade CMB-le on pisut moonutatud sellest, mis ta sisemiselt välja näeb - natuke nagu ujumisbasseini põhjas oleva mustri vaatamine," ütles dr Geach.
Märgides CMB-s esinevaid väikseid moonutusi, saame proovida kogu universumi tumeainet. Kuid just selle tegemine on äärmiselt keeruline.
Meeskond vaatas lõunapoolset taevast lõunapooluse teleskoobiga, mis on 10-meetrine teleskoop mikrolaineahjus vaatluste jaoks. Selle suure murrangulise uuringu tulemusel saadi CMB lõunataeva kaart, mis oli kooskõlas varasemate CMB andmetega Plancki satelliidilt.
Gravitatsiooniläätse iseloomulikke signaale sekkuvate ainete abil ei saa silmaga eraldada. Astronoomid tuginesid hästi välja töötatud matemaatilise protseduuri kasutamisele. Me ei hakka laskuma vastikuid detaile.
Selle tulemusel saadi “kaart meie ja CMB vahelise prognoositava kogumassi tihedusest. See on üsna uskumatu, kui sellele mõelda - see on vaatlusmeetod kogu universumi massi kaardistamiseks otse CMB-sse, ”selgitas dr Geach.
Kuid meeskond ei lõpetanud seal oma analüüsi. Selle asemel jätkasid nad CMB objektiivi mõõtmist kvaasarite - võimsate supermassiivsete mustade aukude - varasemate galaktikate keskpunktides.
"Leidsime, et suure kvaasaritihedusega taeva piirkondadel on selgelt tugevam CMB-i läätse signaal, mis tähendab, et kvasarid asuvad tõepoolest suuremahulistes mateeriastruktuurides," ütles dr Ryan Hickox Dartmouthi kolledžist - uuringu teine autor - rääkis ajakiri Space Magazine.
Lõpuks kasutati CMB kaarti nende tumeainete halode massi määramiseks. Need tulemused ühtivad vanemates uuringutes kindlaksmääratud tulemustega, kus vaadeldi, kuidas kvasarid kosmoses kokku rühmitasid, viitamata üldse CMB-le.
Järjepidevad tulemused kahe sõltumatu mõõtmise vahel on võimas teaduslik vahend. Dr Hickoxi sõnul näitab see, et "meil on tugev arusaam, kuidas ülimaitsvad mustad augud paiknevad suuremahulistes struktuurides, ja et (taas) oli Einsteinil õigus".
Töö on aktsepteeritud avaldamiseks ajakirjas Astrophysical Journal Letters ja see on allalaaditav siit.
