تسمح الرؤى المشوهة للخلفية الكونية الميكروية - وهي أقدم ضوء يمكن اكتشافه - لعلماء الفلك برسم الكمية الإجمالية للمادة المرئية وغير المرئية في جميع أنحاء الكون.
ما يقرب من 85 في المائة من جميع المواد في الكون هي مادة مظلمة ، غير مرئية حتى لأقوى التلسكوبات ، ولكن يمكن اكتشافها من خلال جاذبيتها.
من أجل العثور على المادة المظلمة ، يبحث الفلكيون عن تأثير يسمى عدسة الجاذبية: عندما ينحني سحب الجاذبية للمادة المظلمة ويضخم الضوء من جسم بعيد. في شكله الأكثر غرابة ، ينتج عنه صور متعددة على شكل قوس لأجسام كونية بعيدة.
ولكن هناك تحذير واحد هنا: من أجل اكتشاف المادة المظلمة يجب أن يكون هناك جسم خلفها مباشرة. يجب محاذاة "النجوم".
في دراسة حديثة بقيادة الدكتور جيمس غيتش من جامعة هيرتفوردشاير في المملكة المتحدة ، وضع الفلكيون أعينهم على خلفية الميكروويف الكونية (CMB) بدلاً من ذلك.
وقال دكتور غيتش لمجلة الفضاء "إن CMB هو الضوء البعيد / الأقدم الذي يمكننا رؤيته". "يمكن اعتباره سطحًا ، يضيء الكون بأكمله."
كانت الفوتونات من CMB تتجه نحو الأرض منذ أن كان عمر الكون 380،000 سنة فقط. لقد أتيحت الفرصة للفوتون الواحد للتعرض للكثير من المادة ، بعد أن قام بالفعل بفحص كل المادة في الكون على طول خط نظره.
قال الدكتور غيتش: "لذا فإن رؤيتنا لـ CMB مشوهة قليلاً عما تبدو عليه جوهريًا - تشبه إلى حد ما النظر إلى النمط الموجود أسفل حوض السباحة".
من خلال ملاحظة التشوهات الصغيرة في CMB ، يمكننا فحص كل المادة المظلمة في جميع أنحاء الكون بأكمله. لكن القيام بهذا أمر صعب للغاية.
لاحظ الفريق السماء الجنوبية مع تلسكوب القطب الجنوبي ، وهو تلسكوب طوله 10 أمتار مصمم للرصد في الميكروويف. أنتج هذا المسح الكبير الرائد خريطة CMB للسماء الجنوبية ، والتي كانت متسقة مع بيانات CMB السابقة من القمر الصناعي بلانك.
لا يمكن استخراج التوقيعات المميزة للعدسة التثاقلية عن طريق المادة المتداخلة بالعين. اعتمد الفلكيون على استخدام إجراء رياضي متطور. لن ندخل في التفاصيل السيئة.
أنتج هذا "خريطة لكثافة الكتلة الإجمالية المتوقعة بيننا وبين CMB. هذا أمر لا يصدق تمامًا إذا فكرت في الأمر - إنها تقنية رصد لرسم خريطة لكل الكتلة في الكون ، والعودة مباشرة إلى CMB ، "أوضح د.
لكن الفريق لم ينته من تحليله هناك. بدلاً من ذلك ، استمروا في قياس عدسة CMB في مواقع الكوازارات - ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات الأولى.
"وجدنا أن مناطق السماء ذات الكثافة الكبيرة من النجوم الزائفة لديها إشارة عدسة CMB أقوى بشكل واضح ، مما يعني أن النجوم الزائفة موجودة بالفعل في هياكل المواد واسعة النطاق" ، الدكتور رايان هيكوكس من كلية دارتموث - المؤلف الثاني في الدراسة - قال لمجلة الفضاء.
وأخيرًا ، تم استخدام خريطة CMB لتحديد كتلة هالات المادة المظلمة هذه. تطابق هذه النتائج تلك التي تم تحديدها في الدراسات القديمة ، والتي نظرت في كيفية تجمع الكوازارات معًا في الفضاء ، دون أي إشارة إلى CMB على الإطلاق.
تعتبر النتائج المتسقة بين قياسين مستقلين أداة علمية قوية. ووفقًا للدكتور هيكوكس ، فإنه يظهر "لدينا فهم قوي لكيفية وجود الثقوب السوداء الهائلة في الهياكل واسعة النطاق ، وأن (مرة أخرى) كان أينشتاين على حق".
تم قبول الورقة للنشر في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية وهي متاحة للتنزيل هنا.
