eso1642nb — Pressemelding

Mørk materie kan være jevnere fordelt enn forventet

Spennende resultat fra omfattende observasjonsprosjekt med VST

7. desember 2016

Analyser av en enorm galaksekartlegging utført med ESOs kartleggingsteleskop VST antyder at universets mørke materie kan være mindre tett og jevnere fordelt enn det man hittil har trodd. Et internasjonalt forskerteam har brukt data fra KiDS-prosjektet (Kilo Degree Survey) for å undersøke hvordan lyset fra rundt 15 millioner fjerne galakser påvirkes av storskalastruktur, dvs. fordelingen av materie på de aller største skalaer i universet. Funnene ser ikke ut til å stemme overens med tidligere resultater fra Planck-satellitten.

Hendrik Hildebrandt (Argelander-instituttet for astronomi i Bonn i Tyskland) og Massimo Viola (Leiden-observatoriet i Nederland) har ledet et internasjonalt astronomteam [1] som har prosessert data fra Kilo Degree Survey (KiDS), en omfattende galaksekartlegging utført med ESOs VLT Survey Telescope (VST) i Chile. I analysen brukte forskerne bilder fra KiDS som dekket fem himmelområder med et samlet areal på ca. 2200 ganger fullmånens utstrekning [2]. Himmelområdene inneholdt til sammen rundt 15 millioner galakser.

Takket være gode observasjonsforhold, utmerket bildekvalitet og nyskapende programvare kunne astronomene gjennomføre meget presise målinger av en effekt kalt «cosmic shear» på engelsk. På norsk kan begrepet oversettes med kosmisk deformering eller forskyvning. Dette er en subtil variant av svak gravitasjonslinsing. Sistnevnte fenomen går ut på at lys fra fjerne galakser deformeres en smule på grunn av gravitasjonen fra store materieansamlinger som f.eks. galaksehoper.

Når det gjelder «cosmic shear», er det ikke galaksehoper, men universets storskalastruktur som forvrenger lyset. Effekten er imidlertid meget liten. Det er derfor nødvendig å observere store himmelområder og bruke svært lange eksponeringstider for å sikre at de svært svake sporene etter «cosmic shear» trer tilstrekkelig fram til å kunne måles. I så fall kan astronomene bruke dem til å kartlegge fordelingen av materien som via gravitasjonskraften forårsaker den ørlille forvrengningen av lyset. KiDS-prosjektet har for øvrig det største totale himmelarealet som noen gang er kartlagt med denne teknikken.

Det interessante er at resultatene fra studien ikke er i samsvar med det astronomer har utledet fra målingene Planck-satellitten har gjort av den kosmiske mikrobølgestrålingen. European Space Agency sendte opp satellitten nettopp for å bestemme universets grunnleggende egenskaper mer nøyaktig enn noen gang før. KiDS-teamet har målt hvor klumpete materien er i verdensrommet, hvilket er en viktig kosmologisk parameter [3] i dagens universmodeller. Verdien fra KiDS er betydelig lavere enn verdien som er utledet fra Planck-dataene.

«Studien vår indikerer at den mørke materien, som utgjør rundt en fjerdedel av universets innhold, er mindre klumpete enn det vi så langt har trodd,» forklarer Massimo Viola.

Mørk materie er enn så lenge ikke mulig å observere direkte. Dens tilstedeværelse kan bare utledes fra gravitasjonspåvirkningen den har på vanlig, synlig materie og elektromagnetisk stråling. Studier som dette er per i dag den beste metoden astronomene har for å bestemme formen, mengden og fordelingen av dette mystiske og usynlige stoffet.

Det overraskende resultatet fra KiDS har også innvirkning på vår bredere forståelse av universet og hvordan det har utviklet seg gjennom sin nesten 14 milliarder år lange historie. En så åpenbar uoverensstemmelse med etablerte resultater fra Planck-satellitten betyr at vi nå kanskje må modifisere vår forståelse av visse fundamentale aspekter ved universets utvikling.

«Funnene vil hjelpe oss å forbedre våre teoretiske modeller for hvordan universet har utviklet seg fra Big Bang og fram til i dag,» kommenterer Hendrik Hildebrandt.

KiDS-analysen av dataene fra VST er et viktig steg på veien. Kommende teleskoper vil kunne gjøre enda mer omfattende og dypere himmelkartlegginger.

«Det er en komplisert affære å skulle gjøre rede for alt som har skjedd siden Big Bang. Men ved å fortsette å studere det fjerne univers, kan vi sakte, men sikkert danne oss et bedre bilde av hvordan dagens univers har blitt til,» sier teammedlem Catherine Heymans (Universitetet i Edinburgh i Storbitannia).

«Per i dag ser vi et interessant avvik sammenlignet med Planck-resultatene. Med framtidige prosjekter som Euclid-satellitten og Large Synoptic Survey Telescope kan vi gjenta disse målingene, noe som vil gjøre oss bedre i stand til å forstå hva universet egentlig prøver å fortelle oss,» avslutter lederen av KiDS-kartleggingen, Konrad Kuijken ved Leiden-observatoriet i Nederland.

Fotnoter

[1] Det internasjonale KiDS-teamet består av forskere fra Tyskland, Nederland, Storbritannia, Australia, Italia, Malta og Canada.

[2] Arealet tilsvarer om lag 450 kvadratgrader, eller drøyt 1 prosent av hele himmelkulen.

[3] Parameteren som ble målt, kalles S8. Verdien er en kombinasjon av størrelsen på tetthetsfluktasjonene og den gjennomsnittlige tettheten i et gitt område av universet. Store fluktasjoner i områder med lav tetthet har omtrent samme effekt på S8 som mindre fluktasjoner i tette områder, så disse to størrelsene kan ikke skilles fra hverandre ved hjelp av svak gravitasjonslinsing. Tallet 8 viser til størrelsen (målt i megaparsec) på det området av universet som studeres. 8 megaparsec, tilsvarende ca. 26 millioner lysår, er standard i denne type undersøkelser.

Mer informasjon

Studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: «KiDS-450: Cosmological parameter constraints from tomographic weak gravitational lensing» av H. Hildebrandt et al.

Forskerteamet består av H. Hildebrandt (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), M. Viola (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederland), C. Heymans (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, Storbritannia), S. Joudaki (Centre for Astrophysics & Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia), K. Kuijken (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederland), C. Blake (Centre for Astrophysics & Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia), T. Erben (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), B. Joachimi (University College London, London, Storbritannia), D Klaes (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), L. Miller (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, Storbritannia), C.B. Morrison (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), R. Nakajima (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), G. Verdoes Kleijn (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Nederland), A. Amon (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, Storbritannia), A. Choi (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, Storbritannia), G. Covone (Department of Physics, University of Napoli Federico II, Napoli, Italia), J.T.A. de Jong (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederland), A. Dvornik (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederland), I. Fenech Conti (Institute of Space Sciences and Astronomy (ISSA), University of Malta, Msida, Malta; Department of Physics, University of Malta, Msida, Malta), A. Grado (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italia), J. Harnois-Déraps (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, Storbritannia; Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada), R. Herbonnet (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederland), H. Hoekstra (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederland), F. Köhlinger (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederland), J. McFarland (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Nederland), A. Mead (Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada), J. Merten (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, Storbritannia), N. Napolitano (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italia), J.A. Peacock (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, Storbritannia), M. Radovich (INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italia), P. Schneider (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), P. Simon (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), E.A. Valentijn (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Nederland), J.L. van den Busch (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Tyskland), E. van Uitert (University College London, London, Storbritannia) og L. van Waerbeke (Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskoper. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er en viktig partner i ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge European Extremely Large Telescope (E-ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Hendrik Hildebrandt
Argelander-Institut für Astronomie
Bonn, Germany
Tlf.: +49 228 73 1772
E-post: hendrik@astro.uni-bonn.de

Massimo Viola
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tlf.: +31 (0)71 527 8442
E-post: viola@strw.leidenuniv.nl

Catherine Heymans
Institute for Astronomy, University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
Tlf.: +44 131 668 8301
E-post: heymans@roe.ac.uk

Konrad Kuijken
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tlf.: +31 715275848
Mob.: +31 628956539
E-post: kuijken@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei Munchen, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1642 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1642nb
Navn:Dark Matter
Type:Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Dark Matter
Facility:Very Large Telescope
Science data:2017MNRAS.465.1454H

Bilder

Kart over mørk materie (region G12) i KiDS-kartleggingen
Kart over mørk materie (region G12) i KiDS-kartleggingen
Kart over mørk materie (region G9) i KiDS-kartleggingen
Kart over mørk materie (region G9) i KiDS-kartleggingen
Kart over mørk materie (region G15) i KiDS-kartleggingen
Kart over mørk materie (region G15) i KiDS-kartleggingen

Videoer

Zoom inn på et av himmelområdene i KiDS-kartleggingen
Zoom inn på et av himmelområdene i KiDS-kartleggingen

Se også