Tieteelliset ja teknologiset uutiset

Onko universumimme vähemmän jäsennelty kuin odotettiin? 🌀

Universumi on kehittynyt Big Bangista lähtien, siirtyen hajoavasta alkukaasusta monimutkaiseksi galaksien ja aineen klusteriverkostoksi. Uuden analyysin mukaan tämän rakenteen olisi kuitenkin pitänyt kehittyä "karkeammaksi" kuin se todellisuudessa on miljardien vuosien aikana.

Pennsylvanian yliopiston ja Lawrence Berkeleyn kansallislaboratorion tutkijat ovat yhdistäneet kaksi kosmologista tietoaineistoa tutkiakseen tätä kehitystä. Heidän tavoitteensa on verrata nykyistä aineen jakautumista Einsteinin gravitaatioteorian ennustamaan jakautumiseen. Tulokset vahvistavat suurelta osin olemassa olevia malleja, mutta pieni poikkeama herättää tutkijoiden mielenkiinnon.


Tutkimus perustuu Atacaman kosmologisen teleskoopin (ACT) ja DESI-spektroskoopin tietojen analyysiin. ACT tarjoaa kartoituksen fossiilisesta säteilystä, eli kosmisesta taustasäteilystä (CMB), joka on peräisin 380 000 vuotta Big Bangin jälkeen. Samanaikaisesti DESI mahdollistaa nykyisten galaksien jakautumisen ja niiden kehityksen tutkimisen miljardien vuosien aikana.

Tutkijat ovat superponeet nämä havainnot jäljittääkseen kosmisen aineen historiaa. Kuten kolmiulotteinen skanneri taivaasta, tämä lähestymistapa on mahdollistanut vanhojen ja uusien rakenteiden vertailun ja havainnoinnin siitä, miten aine on järjestäytynyt gravitaation vaikutuksesta.

Gravitaatiolinssin efekti, ilmiö, jonka Einstein ennusti, on ollut keskeisessä roolissa tässä analyysissä. CMB:n valo vääristyy, kun se kulkee suurten aineen tiheikköjen läpi, mikä mahdollistaa kosmisten rakenteiden jakautumisen päättelemisen ajan myötä. DESI puolestaan tunnistaa kaukaisia galakseja, jotka toimivat majakkana tämän kehityksen kartoittamiseksi.

Tutkimalla näitä tietoja tiimi havaitsi, että aineen tiheys näyttää olevan hieman vähemmän kontrastinen kuin odotettiin tietyillä viimeaikaisilla aikakausilla, erityisesti noin neljä miljardia vuotta sitten. Tärkeä kosmologinen parametri, jota kutsutaan Sigma 8:ksi (σ₈), mittaa näitä tiheyden vaihteluita. Sen arvo näyttää olevan hieman alhaisempi kuin standardimallien ennustama.

Jos tämä ero vahvistuu, se voisi viitata kosmisten rakenteiden muodostumisen hidastumiseen. Mustan energian, joka on vastuussa universumin laajenemisen kiihtymisestä, suurempi rooli voisi olla syynä tähän. Mutta tutkijat ovat varovaisia ja korostavat, että havaittu poikkeama voisi myös johtua tilastollisista satunnaisuuksista.

Seuraavat havainnot, erityisesti Simonsin observatorion havainnot, mahdollistavat näiden mittausten tarkentamisen. Paremmalla tarkkuudella tutkijat toivovat voivansa selvittää tämän anomalian ja ymmärtää, kehittyykö universumi todella odottamattomalla tavalla.

Mikä on gravitaatiolinssin efekti?

Albert Einsteinin ennustama gravitaatiolinssin efekti on ilmiö, jossa kaukaisen kohteen valo taipuu väliin tulevan massan vaikutuksesta. Tämä massa, kuten galaksijoukko, kaareuttaa aika-avaruuden ja toimii optisena linssinä.

Tämä ilmiö mahdollistaa tähtitieteilijöiden havaita erittäin kaukaisia kohteita, jotka olisivat muuten liian heikkoja havaittavaksi. Voimakkuuden lisääminen paljastaa yksityiskohtia primitiivisestä universumista ja näkymättömän aineen, kuten pimeän aineen, jakautumisesta.

On olemassa kaksi päätyyppiä gravitaatiolinssistä: vahvat ja heikot. Vahvat linssit tuottavat useita kuvia ja näyttäviä valokaaria, kun taas heikot linssit aiheuttavat lieviä vääristymiä galaksien muodossa, joita voidaan havaita tilastollisesti.

Mittaamalla näitä vääristymiä tutkijat voivat kartoittaa kosmisen massan jakautumista ja testata gravitaatiomallien pätevyyttä. Se on olennainen työkalu universumin kehityksen ja sen suurten rakenteiden ymmärtämiseksi.