Azt találták, hogy az anyag a világegyetem teljes anyag- és energiamennyiségének 31%-át teszi ki

A kozmológia egyik legérdekesebb és legfontosabb kérdése: „Mennyi anyag van az univerzumban?” A Chiba Egyetem tudósaiból álló nemzetközi csapatnak immár másodszor sikerült megmérnie az anyag teljes mennyiségét. Jelentés be Astrophysical JournalA csapat azt találta, hogy az anyag a világegyetem teljes anyag- és energiamennyiségének 31%-át teszi ki, a többi pedig sötét energiából áll.

„A kozmológusok úgy vélik, hogy a teljes anyagnak csak körülbelül 20%-a áll közönséges vagy „barioni” anyagból, amely magában foglalja a csillagokat, galaxisokat, atomokat és életet” – magyarázza az első szerző, Dr. Mohamed Abdallah, a Nemzeti Csillagászati ​​és Geofizikai Kutatóintézet kutatója. -Egyiptom, Chiba Egyetem, Japán. „Körülbelül 80%-a sötét anyagból áll, amelynek titokzatos természete még nem ismert, de lehet, hogy néhány olyan szubatomi részecskéből áll, amelyeket még nem fedeztek fel.”

„A csapat egy bevált technikát használt az univerzumban lévő anyag teljes mennyiségének meghatározására, amely az egységnyi térfogatra jutó galaxishalmazok megfigyelt számát és tömegét hasonlította össze a numerikus szimulációkból származó előrejelzésekkel” – mondja Gillian Wilson, az Abdullah Egyetem társszerzője. . Volt diplomás tanácsadó és fizikaprofesszor, valamint kutatási, innovációs és gazdasági fejlesztési kancellár a Kaliforniai Egyetemen, Merceden.

„A jelenleg megfigyelt klaszterek száma, az úgynevezett „klaszterbőség”, nagyon érzékeny a kozmikus viszonyokra, és különösen az anyag teljes mennyiségére.

„A világegyetem teljes anyagának nagyobb aránya több klaszter kialakulásához vezet” – mondja Anatolij Klepin, a Virginiai Egyetem munkatársa. „De nehéz pontosan megmérni bármely galaxishalmaz tömegét, mivel az anyag nagy része sötét, és nem láthatjuk közvetlenül teleszkópokkal.”

Ennek a nehézségnek a leküzdéséhez a csapatnak közvetett fürttömeg-nyomkövetőt kellett használnia. Arra a tényre támaszkodtak, hogy a nagyobb tömegű halmazok több galaxist tartalmaznak, mint a kisebb tömegű halmazok (tömeggazdagsági kapcsolat: MRR). Mivel a galaxisok világító csillagokból állnak, az egyes csoportokban lévő galaxisok száma felhasználható a teljes tömegük közvetett meghatározására.

A Sloan Digital Sky Survey mintájában szereplő egyes halmazokban lévő galaxisok számának mérésével a csapat meg tudta becsülni az egyes halmazok össztömegét. Ezután össze tudták hasonlítani a megfigyelt galaxishalmazok térfogategységenkénti számát és tömegét a numerikus szimulációkból származó előrejelzésekkel.

A megfigyelések és a szimulációk között a legjobb egyezés egy 31%-os teljes anyagból álló univerzum volt, ami kiválóan megegyezik a Planck műhold kozmikus mikrohullámú háttér (CMB) megfigyeléseivel kapott értékkel. Érdemes megjegyezni, hogy a CMB egy teljesen független technológia.

„Sikerült elvégeznünk az anyagsűrűség első mérését MRR segítségével, ami kiválóan összhangban van azzal, amit a Planck-csapat a CMB módszerrel kapott” – mondja Tomoaki Ishiyama, a Chiba Egyetem munkatársa. „Ez a munka azt is megmutatja, hogy a klaszterbőség versenyképes technika a kozmológiai paraméterek korlátozására, és kiegészíti a nem klaszteres technikákat, például a CMB anizotrópiát, a barionos akusztikus oszcillációkat, az Ia típusú szupernóvákat vagy a gravitációs lencséket.”

A csapat sikerét annak tulajdonítja, hogy ő volt az első, aki sikeresen alkalmazta a spektroszkópiát, egy olyan technikát, amely a sugárzást egyedi sávokra vagy színekre osztja fel, hogy pontosan meghatározza az egyes halmazok távolságát és a valódi taggalaxisokat, amelyek gravitációsan kötődnek a halmazhoz, nem pedig a galaxisokhoz. . Tolakodó háttér vagy előtér a látóvonal mentén.

A korábbi tanulmányok, amelyek az MRR alkalmazását kísérelték meg, primitívebb és kevésbé precíz képalkotási technikákra támaszkodtak, például az égboltról bizonyos hullámhosszakon készült képeket használtak, hogy meghatározzák az egyes halmazok távolságát, és hogy mely közeli galaxisok voltak a tényleges tagjai.

-ban megjelent dolgozat Astrophysical Journalnemcsak azt mutatja be, hogy az MRR-technika hatékony eszköz a kozmológiai paraméterek meghatározására, hanem azt is elmagyarázza, hogyan alkalmazható új adatkészletekre, amelyek nagy, széles és mély képalkotásokból, valamint galaxisok spektroszkópiai felméréséből állnak rendelkezésre, például a Subaru teleszkóppal. , a Dark Energy Survey és a Spectroscopic Instrument. Dark Energy, Euclid Telescope, Aeroceta Telescope és James Webb Space Telescope.