
Un team internazionale di ricercatori guidato da Rachel Mandelbaum della Carnegie Mellon University è stato in grado di creare la mappa più dettagliata ed estesa della distribuzione tridimensionale della materia nell'Universo e, utilizzando i dati Hyper Suprime-Cam (HSC), ha aumentato significativamente la gamma di conoscenze umane sull'energia oscura. Lo studio è stato inviato per la pubblicazione dall'Astronomical Society of Japan.
L'universo moderno è una raccolta di varie località. Poiché l'universo si è espanso negli ultimi 14 miliardi di anni, le galassie e la materia oscura vengono costantemente combinate dalla gravità, creando un paesaggio ancora più frammentato con ammassi più densi di materia e enormi vuoti.
La forza di gravità che unisce la materia influenza anche il modo in cui possiamo osservare gli oggetti astronomici. Quando la luce viaggia da galassie lontane alla Terra, l'attrazione gravitazionale di altra materia sul suo percorso, inclusa la materia oscura, piega la luce. Di conseguenza, le immagini delle galassie che i telescopi ci mostrano sono leggermente distorte, un fenomeno chiamato lente gravitazionale debole. All'interno di queste distorsioni c'è una grande quantità di informazioni, un magazzino di conoscenza per gli scienziati che cercano di comprendere meglio la distribuzione della materia nell'Universo e trovare una definizione della natura dell'energia oscura.
La mappa HSC, basata sui dati del telescopio giapponese Subaru alle Hawaii, ha permesso ai ricercatori di misurare la distorsione gravitazionale nelle immagini di circa 10 milioni di galassie.
Il telescopio Subaru ha permesso agli scienziati di vedere nuovamente le galassie nel tempo molto meglio rispetto alle precedenti osservazioni. Ad esempio, il sondaggio sull'energia oscura della missione di osservazione ha consentito di analizzare un'area molto più ampia del cielo con un livello di precisione simile a quello dell'HSC, ma copriva solo l'universo vicino. Sebbene l'HSC abbia una portata più ristretta, la sua visione è più dettagliata, consentendo ai ricercatori di vedere galassie più deboli e una mappa più chiara della distribuzione della materia oscura.
Il team di ricerca ha confrontato la propria mappa con le fluttuazioni fornite dalle osservazioni satellitari dell'agenzia spaziale Planck fin dai primi giorni dell'universo. Le misurazioni HSC erano leggermente peggiori, ma ancora statisticamente coerenti con le osservazioni di Planck. Il fatto che HSC e altri studi sulla lentezza stiano trovando risultati inferiori a Planck solleva la domanda allettante se l'energia oscura si comporta davvero come la costante cosmologica di Einstein nella comunità scientifica.
“La nostra mappa ci dà un'idea migliore di quanta energia oscura esiste e ci dice qualcosa di più sulle sue proprietà e su come accelera l'espansione dell'universo”, ha detto Mandelbaum. 'HSC è una grande aggiunta ad altre osservazioni. La combinazione dei dati del progetto sarà uno strumento potente e ci consentirà di scoprire molto di più sulla natura della materia oscura e dell'energia oscura “.
Misurare la distorsione causata da lenti gravitazionali deboli non è un compito facile. L'effetto è piuttosto piccolo e le distorsioni nelle forme galattiche possono anche essere causate dall'atmosfera, dal telescopio e dal rivelatore. Per ottenere risultati accurati, i ricercatori devono sapere che stanno misurando solo gli effetti di lenti deboli.
Mandelbaum, professore associato di fisica e membro del McWilliams Center for Cosmology alla Carnegie Mellon, è un esperto nel controllo di queste distorsioni esterne. Lei e il suo team hanno creato simulazioni dettagliate dei dati dell'indagine HSC dalle immagini del telescopio spaziale Hubble. Con questi modelli, sono stati in grado di applicare correzioni di forma alla galassia per rimuovere le distorsioni di forma causate da effetti diversi dalla lente.
Il risultato presentato è il risultato del lavoro dall'inizio della missione. Se lo studio HSC raccoglie dati nell'arco di cinque anni, fornirà ancora più informazioni sul comportamento dell'energia oscura, oltre a fornire nuovi dati sull'evoluzione delle galassie e massicci ammassi di galassie nello spazio esterno, consentirà lo studio di oggetti come le supernove, studierà più in dettaglio la nostra galassia, la Lattea Modo.
