Snevede visioner om den kosmiske mikrobølgebakgrund - det tidligste detekterbare lys - giver astronomer mulighed for at kortlægge den samlede mængde af synlig og usynlig stof i hele universet.
Omkring 85 procent af al materie i universet er mørk stof, der er usynlig for selv de mest kraftfulde teleskoper, men detekteres ved dens tyngdekrafttrækning.
For at finde mørkt stof, søger astronomer efter en effekt kaldet gravitationslinsering: når gravitationstrækket af mørkt stof bøjes og forstærker lys fra et fjernere objekt. I sin mest excentriske form resulterer det i flere bueformede billeder af fjerne kosmiske objekter.
Men der er et advarsel her: for at opdage mørkt stof skal der være et objekt direkte bag det. ”Stjernerne” skal justeres.
I en nylig undersøgelse ledet af Dr. James Geach fra University of Hertfordshire i Storbritannien har astronomer i stedet set deres øjne på den kosmiske mikrobølgebakgrund (CMB).
"CMB er det fjerneste / ældste lys, vi kan se," fortalte Dr. Geach til Space Magazine. ”Det kan betragtes som en overflade, der baggrundsbelyser hele universet.”
Fotonerne fra CMB har kastet sig mod Jorden, da universet kun var 380.000 år gammelt. Et enkelt foton har haft chancen for at løbe ind i masser af stof, efter at have effektivt undersøgt alt stof i universet langs sit synspunkt.
”Så vores syn på CMB er en smule forvrænget fra, hvad det i sig selv ser ud - lidt som at se på mønsteret i bunden af en swimmingpool,” sagde Dr. Geach.
Ved at bemærke de små forvrængninger i CMB, kan vi undersøge alt det mørke stof gennem hele universet. Men det er meget udfordrende at gøre netop dette.
Holdet observerede den sydlige himmel med South Pole Telescope, et 10 meter teleskop designet til observationer i mikrobølgeovnen. Denne store banebrydende undersøgelse producerede et CMB-kort over den sydlige himmel, hvilket var i overensstemmelse med tidligere CMB-data fra Planck-satellitten.
De karakteristiske underskrifter af gravitationslinsering ved hjælp af mellemliggende stof kan ikke udvindes med øjet. Astronomer stole på brugen af en veludviklet matematisk procedure. Vi går ikke ind i de grimme detaljer.
Dette producerede et ”kort over den samlede projicerede massetæthed mellem os og CMB. Det er ganske utroligt, hvis du tænker over det - det er en observationsteknik at kortlægge hele massen i universet, lige tilbage til CMB, ”forklarede Dr. Geach.
Men holdet afsluttede ikke deres analyse der. I stedet fortsatte de med at måle CMB-linse ved placeringerne af kvasarer - kraftfulde supermassive sorte huller i midten af de tidligste galakser.
"Vi fandt, at regioner på himlen med en stor tæthed af kvasarer har et klart stærkere CMB-linsesignal, hvilket antyder, at kvasarer faktisk er placeret i store målestofstrukturer," Dr. Ryan Hickox fra Dartmouth College - anden forfatter til undersøgelsen - fortalte Space Magazine.
Endelig blev CMB-kortet brugt til at bestemme massen af disse mørke stoffer haloer. Disse resultater stemte overens med dem, der blev bestemt i ældre undersøgelser, som så på, hvordan kvaserne blev samlet sammen i rummet uden nogen henvisning til CMB overhovedet.
Konsekvente resultater mellem to uafhængige målinger er et stærkt videnskabeligt værktøj. Ifølge Dr. Hickox viser det, at "vi har en stærk forståelse af, hvordan supermassive sorte huller bor i store strukturer, og at (endnu en gang) Einstein havde ret."
Papiret er accepteret til offentliggørelse i Astrophysical Journal Letters og kan downloades her.
