Wissenschaftler veröffentlichen beste Karte der Dunklen Materie aller Zeiten

Eine rote Teleskopkuppel unter dunklem Himmel, über der sich die Milchstraße biegt.

Die Victor M. Blanco Teleskopkuppel in Chile, wo der RieseDark Energy Kameraerwarb die Fotografien, mit denen die neue Karte der dunklen Materie erstellt wurde. Bild über Reidar Hahn/Fermilab.

Neue Karte der Dunklen Materie

Dunkle Materieist eine mysteriöse unsichtbare Substanz, die den größten Teil der Materie in unserem Universum ausmacht. Wir können es nicht sehen, aber Wissenschaftler haben es geschafftschließenAnwesenheit dunkler Materie und zu studieren. Jetzt haben Wissenschaftler die detaillierteste Karte der Dunklen Materie erstellt, die die Verteilung der Dunklen Materie zeigt, wie sie von etwa einem Viertel des Nachthimmels aus gesehen wird, der von der Südhalbkugel der Erde aus sichtbar ist. Die Wissenschaftler sind Teil derUmfrage zur Dunklen Energie, einer Zusammenarbeit von mehr als 400 Wissenschaftlern aus 25 Institutionen in sieben Ländern. Sie benutztenkünstliche Intelligenz, oderZUM, um Bilder von 226 Millionen Galaxien am Südhimmel zu analysieren.

Die Karte zeigt die gesamte dunkle Materie, die im Vordergrund dieser Galaxien entdeckt wurde.

Die neue Karte hilft, einige Vorhersagen über das zu bestätigen, was Astronomen als bezeichnenKosmologisches Standardmodell, das bisher einfachste Modell, das erklärt, was in unserem Universum beobachtet wird. Aber nicht alle Ergebnisse wurden erwartet. Überraschenderweise gab es Hinweise darauf, dass das Universum istglatterals erwartet.

Diese Wissenschaftler haben die neue Karte angekündigtüber Fermilabam 27. Mai 2021. Die wissenschaftlichen Ergebnisse warenveröffentlicht27. Mai impeer-reviewed Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Es gibt jetzt26 veröffentlichte Artikelaus dem Dark Energy Survey, von voraussichtlich 30 miteinander verbundenen Papieren, die bis zum Ende des Projekts erscheinen werden.

Was ist dunkle Materie?

Die Existenz von Dunkler Materie klingt mysteriös und seltsam … und so ist es auch. Grundsätzlich ist dunkle Materie Materie, die wir visuell nicht sehen können. Es emittiert, reflektiert oder absorbiert kein Licht oder andere Arten vonelektromagnetische Strahlungwie Röntgenstrahlen oder Radiowellen. Astronomen wissen, dass es da ist, weil sie seine Auswirkungen auf seine Umgebung sehen. Zum Beispiel „sehen“ sie Dunkle Materie in Galaxien, die zusammengehalten werden, oder Galaxien innerhalb von Galaxien, die sich schneller als erwartet bewegen. In beiden Beispielen können die Gravitationseffekte der Dunklen Materie gemessen werden, obwohl die Dunkle Materie selbst nicht zu sehen ist.

Fermilab erklärte:



Gewöhnliche Materie macht nur etwa 5 % des Universums aus. Die dunkle Energie, von der Kosmologen vermuten, dass sie die beschleunigte Expansion des Universums antreibt, indem sie der Schwerkraft entgegenwirkt, macht etwa 70% aus. Die letzten 25 % sind dunkle Materie, deren Gravitationseinfluss Galaxien zusammenhält.

Wie haben diese Astronomen die Dunkle Materie untersucht?

Die Analyse von Fotografien des Südhimmels durch die Wissenschaftler zeigte die Lage und Verteilung von Galaxien in diesem Teil des Himmels. Da Dunkle Materie und Galaxien Hand in Hand gehen, zeigt die Anordnung der Galaxien Astronomen, wo sich die größten Konzentrationen an Dunkler Materie befinden.

Genau wie normale Materie kann sich auch dunkle Materie krümmenFreizeit. Im Dark Energy Survey fanden Wissenschaftler dunkle Materie, indem sie das Licht von fernen Galaxien betrachteten. Oft wurde dieses Licht als verzerrt oder verbogen wahrgenommenmehrals das, was die Vordergrundmaterie ausmachen könnte. Das bedeutete, dass es unsichtbare Materie geben musste, die den Weg des Lichts auf uns lenkte. Voila. Dunkle Materie.

Der Dark Energy Survey fotografierte den Nachthimmel mit dem 570-MegapixelDark Energy Kameraauf derVictor M. Blanco 4-Meter-Teleskopam Interamerikanischen Observatorium Cerro Tololo in Chile. Diese Kamera wurde speziell für die Dark Energy Survey entwickelt und ist eine der leistungsstärksten Digitalkameras der Welt, diese Astronomengenannt.

Im Laufe von sechs Jahren untersuchte die Dark Energy Survey 5.000 QuadratkilometerGraddes Himmels, fast 1/8 des gesamten Himmels, in 758 Beobachtungsnächten. Sie katalogisierten Hunderte von Millionen Objekten. Die am 27. Mai angekündigten Ergebnisse stützen sich auf Daten aus den ersten drei Jahren des Projekts – 226 Millionen Galaxien, die in 345 Nächten beobachtet wurden –, die nach Angaben des Teams erstellt wurden:

… die bisher größten und genauesten Karten der Verteilung von Galaxien im Universum in relativ jungen Epochen.

Der Blick aus dem Inneren einer Teleskopkuppel zeigt eine große Kamera, die auf einem Teleskop montiert ist.

Der Dark Energy Survey fotografierte den Nachthimmel mit der 570-Megapixel-Dark-Energy-Kamera des Victor M. Blanco 4-Meter-Teleskops am Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile, einem Programm des NOIRLab der National Science Foundation. Lesen Sie mehr über dieDark Energy Kamera. Bild über Reidar Hahn /Fermilab.

Eine webähnliche Struktur

Hauptautor der Dark Energy SurveyNiall Jeffreyam University College LondongenanntDie neue Karte zeigt die „netzartige“ Struktur unseres Universums, die in vielen früheren Studien offenbart wurde. Er sagte:

Der Großteil der Materie im Universum ist dunkle Materie. Es ist ein wahres Wunder, einen Blick auf diese riesigen, versteckten Strukturen über einem großen Teil des Nachthimmels zu erhaschen.

Auf unserer Karte, die hauptsächlich dunkle Materie zeigt, sehen wir ein ähnliches Muster wie nur bei sichtbarer Materie, eine netzartige Struktur mit dichten Materieklumpen, die durch große leere Hohlräume getrennt sind. Die Beobachtung dieser kosmischen Strukturen kann uns helfen, grundlegende Fragen zum Universum zu beantworten.

Das folgende 7-minütige Video erklärt mehr über die Dark Energy Survey und ihre Ergebnisse:

Große Fragen angehen

Es gab Hinweise in der neuen Arbeit, dass unser Universum ein paar Prozent istglatterals bisher gedacht. Das ist ein überraschendes Ergebnis. Es entspricht nicht den Vorhersagen vonEinsteins Allgemeine Relativitätstheorie, was darauf hindeutet, dass dunkle Materie klumpiger und weniger gleichmäßig verteilt sein sollte. In einem der 30 veröffentlichten Papiere schrieben die Autoren:

… Obwohl die Beweise keineswegs endgültig sind, beginnen wir vielleicht, Hinweise auf eine neue Physik zu sehen.

Niall Jeffreysagte Technology Review:

… Dies entspräche einer möglichen Änderung der Gravitationsgesetze, wie sie von Einstein beschrieben wurden.

Und das wäre was! Alles in allem die Dark Energy Surveysagtüber sich, dass es:

… geht auf große Fragen zu unserem Universum ein: Woraus besteht es? Wie wird Materie verteilt? Wie hat sich das Universum entwickelt? Und welche Rollen spielen Dunkle Materie und Dunkle Energie?

Der Dark Energy Survey geht diese Rätsel an, indem er Galaxien in der Nähe von zu Hause und in Milliarden von Lichtjahren Entfernung fotografiert.

Karte der dunklen Materie mit Galaxien und Sternen in ovaler Form.

Größer anzeigen. | Die neue Karte der Dunklen Materie, die im Frühjahr 2021 veröffentlicht wurde, zeigt die Verteilung der Dunklen Materie auf 226 Millionen Galaxien am Himmel der südlichen Hemisphäre. Bild über N. Jeffrey/ Zusammenarbeit mit Dark Energy Survey/Natur.

Fazit: Astronomen des Dark Energy Survey nutzten künstliche Intelligenz, um die größte Karte der Dunklen Materie aller Zeiten zu erstellen.

Quelle: Ergebnisse der Dark Energy Survey Jahr 3 – Rekonstruktion der Massenkarte mit schwachem Linseneffekt bei gekrümmtem Himmel

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