Astronomowie właśnie dokonali najdokładniejszych pomiarów materii we wszechświecie

Standardowe pytanie astronomów brzmi: ile jest materii we Wszechświecie? Naukowcom wydaje się, że wyznaczyli nowy limit.

Materia we wszechświecie

Astronomowie mierzą ułamek krytycznej gęstości Wszechświata, przydatny parametr używany jako punkt odniesienia do opisu geometrii kosmosu. Obserwacje wykazały, że całkowita gęstość materii i energii we Wszechświecie jest bardzo bliska krytycznej gęstości.

W badaniu w opublikowanym w The Astrophysical Journal znalazła się prawdopodobna odpowiedź. Wyniki sugerują, że około 31,5 procent tej wartości jest spowodowane materią. Oszacowanie ilości materii we Wszechświecie nie jest łatwym zadaniem, więc zespół musiał wykazać się kreatywnością.

Umieśćmy tę ilość materii w kontekście. Gdyby cała materia we Wszechświecie była równomiernie rozłożona w przestrzeni, odpowiadałoby to średniej gęstości masowej równej zaledwie około sześciu atomów wodoru na metr sześcienny. Ponieważ jednak wiemy, że 80 procent materii to ciemna materia, w rzeczywistości większość tej materii nie składa się z atomów wodoru, ale raczej z rodzaju materii, którego kosmolodzy jeszcze nie rozumieją. – wyjaśnia Mohamed Abdullah z UC Riverside

Problematyczne pomiary

Liczba gromad galaktyk we wszechświecie lokalnym zależy od całkowitej ilości materii. Im więcej materii, tym więcej klastrów, jednak zmierzenie klastrów i znalezienie ich sumy okazuje się nie lada wyzwaniem dla astronomów.

Zespół postawił sobie cel – zmierzyć liczbę gromad, by później określić, która z odpowiedzi pasuje najlepiej. Problem w tym, że ciężko jest dokładnie zmierzyć masę jakiejkolwiek gromady galaktyk. Większość materii jest ciemna, więc nie można jej zobaczyć za pomocą teleskopów.

GalWeight

Tutaj właśnie wkracza do akcji kreatywność. Zespół opracował kosmologiczne narzędzie o nazwie GalWeight, które wykorzystuje ruch galaktyk w gromadach do obliczenia masy całkowitej.

Uzyskane wartości zostały wprowadzone do symulacji kosmologicznej, na podstawie której zespół był w stanie uzyskać ostateczne szacunki.

Udało nam się dokonać jednego z najbardziej precyzyjnych pomiarów, jakie kiedykolwiek wykonano techniką gromady galaktyk. Co więcej, jest to pierwsze użycie techniki orbity galaktyk, która uzyskała wartość zgodną z wartościami uzyskanymi przez zespoły, które stosowały techniki nieklastrowe, takie jak anizotropia tła mikrofalowego promieniowania kosmicznego, barionowe oscylacje akustyczne, supernowe typu Ia lub soczewkowanie grawitacyjne. – podsumowała Gillian Wilson