Kopš tā pirmās ierosināšanas Dark Matter ir bijis kaut kāds noslēpums. Papildus mēģinājumiem atrast dažus tiešus pierādījumus par tā esamību, pēdējās desmitgadēs zinātnieki ir pavadījuši arī teorētisko modeļu izstrādi, lai izskaidrotu, kā tā darbojas. Pēdējos gados populārs uzskats ir, ka Dark Matter ir “auksts” un sadalīts grupās visā Visumā, novērojums, kuru atbalsta Planck misijas dati.
Tomēr jauns pētījums, ko izstrādājusi starptautiska pētnieku komanda, rada atšķirīgu ainu. Izmantojot Kilo grādu apsekojuma (KiDS) datus, šie pētnieki pētīja, kā gaismu, kas nāk no miljoniem tālu galaktiku, ietekmē matērijas gravitācijas ietekme uz lielāko mērogu. Viņi atklāja, ka Dark Matter šķiet vienmērīgāk izplatīts visā kosmosā, nekā tika uzskatīts iepriekš.
Pēdējos piecus gadus KiDS aptaujā izmanto VLT Survey Telescope (VST) - lielāko teleskopu ESO La Silla Paranal observatorijā Čīlē -, lai apsekotu dienvidu nakts debesis 1500 kvadrāt grādos. Šis telpas tilpums tika novērots četrās joslās (UV, IR, zaļā un sarkanā krāsā), izmantojot vājus gravitācijas objektīvus un fotometriskos sarkanā nobīdes mērījumus.
Atbilstoši Einšteina vispārējās relativitātes teorijai, gravitācijas objektīvs ietver izpēti, kā masīva objekta gravitācijas lauks saliks gaismu. Tikmēr sarkanā nobīde mēģina noteikt ātrumu, ar kādu citas galaktikas attālinās no mūsējiem, izmērot, cik lielā mērā to gaisma tiek novirzīta uz spektra sarkano galu (t.i., tā viļņa garums kļūst garāks, jo ātrāk avots attālinās).
Gravitācijas izkliedētājs ir īpaši noderīgs, kad jānosaka, kā izveidojās Visums. Mūsu pašreizējais kosmoloģiskais modelis, kas pazīstams kā Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM) modelis, nosaka, ka Dark Energy ir atbildīga par Visuma paplašināšanās vēlo paātrinājumu un ka Dark Matter sastāv no masīvām daļiņām, kuras ir atbildīgas kosmoloģiskās struktūras veidošanai.
Izmantojot nelielas variācijas šai tehnikai, kas pazīstama kā kosmiskais blīvums, pētnieku grupa pētīja gaismu no tālām galaktikām, lai noteiktu, kā to kropļo vislielāko Visuma struktūru klātbūtne (piemēram, superklasteri un pavedieni). Kā Dr. Hendriks Hildebrandts - Argelandera astronomijas institūta (AIfA) astronoms un galvenā darba autore - pa e-pastu stāstīja Space Magazine:
“Parasti domā par vienu lielu masu, piemēram, galaktiku kopu, kas izraisa šo gaismas novirzi. Bet visā Visumā ir arī matērija. Gaisma no tālām galaktikām tiek nepārtraukti novirzīta no tā saucamās liela mēroga struktūras. Tā rezultātā galaktikas, kas atrodas tuvu debesīm, ir “norādītas” tajā pašā virzienā. Tas ir niecīgs, taču to var izmērīt ar lielu galaktiku paraugu statistiskām metodēm. Kad mēs esam izmērījuši, cik spēcīgi galaktikas “norāda” vienā virzienā, no tā varam secināt liela mēroga struktūras statistiskās īpašības, piem. vidējais matērijas blīvums un cik spēcīgi matērija ir salipusi / sagrupēta. ”
Izmantojot šo paņēmienu, izpētes grupa veica KiDS datu 450 kvadrāt grādu analīzi, kas atbilst apmēram 1% no visām debesīm. Šajā kosmosa tilpumā tika novērots, kā gaisma, kas nāk no aptuveni 15 miljoniem galaktiku, mijiedarbojās ar visu lietu, kas atrodas starp tām un Zemi.
Apvienojot īpaši asos attēlus, ko ieguvis VST, ar modernu datoru programmatūru, komanda spēja veikt vienu no precīzākajiem kosmiskās bīdes mērījumiem, kāds jebkad veikts. Interesanti, ka rezultāti nebija saskaņoti ar rezultātiem, kas iegūti ESA misijā Planck, kas līdz šim ir visplašākais Visuma kartētājs.
Planck misija ir sniegusi brīnišķīgi detalizētu un precīzu informāciju par kosmisko mikroviļņu fonu (CMB). Tas astronomiem ir palīdzējis atklāt agrīno Visumu, kā arī izstrādāt teorijas par to, kā matērija tika sadalīta šajā periodā. Kā paskaidroja Hildebrandts:
“Planks ar izsmalcinātu precizitāti mēra daudzus kosmoloģiskos parametrus no kosmiskā mikroviļņu fona temperatūras svārstībām, t.i., fizikāliem procesiem, kas notika 400 000 gadus pēc Lielā sprādziena. Divi no šiem parametriem ir Visuma vidējais vielas blīvums un izmērs tam, cik stipri šī viela ir salipusi. Ar kosmisko bīdes palīdzību mēs izmērām arī šos divus parametrus, bet daudz vēlākos kosmiskos laikos (pirms dažiem miljardiem gadu vai ~ 10 miljardus gadu pēc Lielā sprādziena), t.i., mūsu vēlākā pagātnē. ”
Tomēr Hildebrandts un viņa komanda atrada šo parametru vērtības, kas bija ievērojami zemākas par tām, kuras atrada Planks. Būtībā viņu kosmiskās bīdes rezultāti liek domāt, ka Visumā ir mazāk matērijas un ka tā ir mazāk salikta, nekā prognozēja Planka rezultāti. Šie rezultāti, iespējams, ietekmēs kosmoloģiskos pētījumus un teorētisko fiziku nākamajos gados.
Pašlaik Dark Matter nav nosakāms, izmantojot standarta metodes. Līdzīgi kā melnie caurumi, tā esamību var secināt tikai no novērojamā gravitācijas efekta, ko tas atstāj uz redzamo matēriju. Šajā gadījumā tā klātbūtni un fundamentālo raksturu mēra pēc tā, kā tas ir ietekmējis Visuma attīstību pēdējos 13,8 miljardos gadu. Bet tā kā rezultāti, šķiet, ir pretrunīgi, tagad astronomiem, iespējams, būs jāpārskata daži no viņu iepriekš paustajiem priekšstatiem.
"Ir vairākas iespējas: tā kā mēs nesaprotam Visuma dominējošās sastāvdaļas (tumšo vielu un tumšo enerģiju), mēs varam spēlēt ar abu īpašībām," sacīja Hildebrandts. “Piemēram, dažādas tumšās enerģijas formas (sarežģītākas nekā vienkāršākā iespēja, kas ir Einšteina“ kosmoloģiskā konstante ”) varētu izskaidrot mūsu mērījumus. Vēl viena aizraujoša iespēja ir tā, ka šī ir zīme, ka gravitācijas likumi Visuma mērogā atšķiras no vispārējās relativitātes. Pagaidām varam pateikt tikai to, ka kaut kas šķiet ne visai pareizi! ”
