Virgil
0 °C
4 °C

3D-s térkép készült a sötét anyagról

2007.01.09. 15:45
A Cosmic Evolution Survey (COSMOS) nevű amerikai csillagászati projekt az Amerikai Csillagászati Egyesület hétvégi ülésén és a Nature című tudományos magazinban tette közzé legújabb eredményét, egy 3D-térképet a sötét anyagról. Az egyedülálló galaxis útikalauz alátámasztja a korábbi elméleteket.

Az univerzum sötét anyagának létezését harminc évvel ezelőtt kezdték gyanítani, és a szakemberek csak az utóbbi néhány évben találtak rá bizonyítékokat. Becslések szerint a világegyetemben nagyjából hatszor annyi a sötét anyag, mint a protonok és neutronok alkotta hétköznapi, úgynevezett barionikus anyag, viszont nehéz észlelni, mivel csak a gravitációjával árulja el a jelenlétét.

Több forrásból

A sötét anyag feltérképezésének kulcsa az a lencsejelenség, amit a gravitáció okoz: a távoli galaxisokról érkező fényt elgörbíti a nagy koncentrációjú sötét anyag vonzása, innen lehet következtetni az anyag jelenlétére és tömegére. A COSMOS projekt vezetője, Nick Scoville és társai több távcső adataiból alkották meg a 3D-s térképet.

A tudósok főleg a Hubble űrteleszkóp felvételeire támaszkodtak – a Hubble két éven keresztül ideje 10 százalékában, közel 1000 órán keresztül dolgozott a projektnek. A csillagászok az űrtávcső által rögzített fényváltozásokat a Hawaii-n található Subaru teleszkóp és a chilei Very Large Telescope adataival vetették össze. E két utóbbi eszköz a vizsgált galaxisok fényspektrumát elemezte, így lehetett a távoli naprendszerek távolságát kiszámolni. Végül, az XMM-Newton röntgenteleszkóp adataiból a galaxisok gáztartalmát állapították meg (a naprendszerek barionikus anyagának többsége gáz). A tudósok a fenti eredmények összevetéséből tudták meghatározni és térképen, illetve animációval modellezni a sötét anyag eloszlását.

A 3D térkép szeletei (kép: NASA/ESA)

A sötétből jöttünk

A csillagászok úgy vélik, a sötét anyag az úgynevezett wimpekből (weakly interacting massive particles), azaz gyengén kölcsönható nehéz részecskékből áll. A wimpek kitöltik az űrt a csillagok között és olyan gyenge kölcsönhatásban állnak a többi anyaggal, hogy tulajdonképpen áthaladhatnak rajtuk, így a Földön is. Feltételezések szerint a sötét anyag a világegyetem "állványzata", ez jött létre először az ősrobbanás után, majd a saját tömegétől összeomlott, és gyűrűformákba tömörült. E gyűrűképződmények révén alakult ki barionikus anyag, abból pedig a galaxisok.

3D-térkép már készült barionikus anyagról, ám sötét anyagról most először. Mivel a távolabbi galaxisokról hosszabb idő alatt ér hozzánk a fény, a térkép távolabbi szeletei az univerzum mind korábbi állapotait mutatják. Ennek köszönhetően a sötét anyag eloszlásának változása is követhető nagyjából 6,5 milliárd évvel ezelőttig. Ezek az információk igazolták a korábbi számítógépes szimulációkat és a sötét anyagról, valamint a galaxisok keletkezéséről gyártott elméleteket. "Csodálatos megerősítés" - kommentálta a COSMOS cikkét a BBC-nek Carlos Frenk, a Durhami Egyetem csillagászprofesszora.

Diszkrepanciák

A Kaliforniai Egyetem tudósa, Eric Linder is nagy előrelépésnek gondolja a térképet, de szerinte még sok a tennivaló. A térkép ugyanis - bár a legnagyobb ilyen jellegű projektnek tekinthető - csak az univerzum egy kis szeletét követte figyelemmel. Az égbolt 40000 négyzetfoknyi területéből csupán 2 négyzetfokot (nagyjából négy teliholdnyi szélességet) térképeztek fel.

Ráadásul ez a 2 négyzetfok is bőven vetett fel új kérdéseket, mert a sötét anyag modellje igazolja ugyan a korábbi elméleteket, de tartalmaz néhány furcsaságot is. Néhány területen például ott van sötét anyag, ahol nincs barionikus. A szakemberek szerint ezekből a régiókból valószínűleg egy-egy szupernóvarobbanás söpörte ki a látható anyagot. Ennél is meglepőbb, hogy akadnak olyan részei is a térképnek, ahol a barionikus anyag sötét anyag jelenléte nélkül fordul elő. A tudomány jelenlegi állása szerint ilyesmi nem fordulhat elő, és elképzelhető, hogy kisebb mérési hibákról van szó, ezért a szakemberek a további vizsgálatok között először pontosítani szeretnék a térképet.