Karanlık madde tüm enstrümanlarımız için görünmezdir, ancak bu orada olmadığı anlamına gelmez. Yeterince büyük bir radyo teleskop, büyük patlamadan kısa bir süre sonra oluşan ve her yönden görülebilen pregalaktik hidrojenden radyasyonu haritalayabilmelidir. Araya giren herhangi bir karanlık madde, göldeki dalgalanmalar gibi bu radyasyonu bozar, varlığını ve miktarını ortaya çıkarır.
Işık bize uzak nesnelerden seyahat ederken, yolu geçtiği şeylerin yerçekimi etkilerinden hafifçe bükülür. Bu etki ilk olarak 1919'da Güneş'in yüzeyine yaklaşan uzak yıldızların ışığında gözlemlendi ve Einstein’ın yerçekimi teorisinin gerçekliğin Newton’dan daha iyi bir tanımı olduğunu kanıtladı. Bükülme, uzak bir gökada görüntülerinin, zayıf bir pencere camından bakılan veya dalgalı bir göle yansıyan uzak bir sahnenin çarpıklığına benzer, algılanabilir bir bozulmaya neden olur. Bozulmanın gücü, ön plandaki nesnelerin yerçekiminin kuvvetini ve dolayısıyla kütlelerini ölçmek için kullanılabilir. Yeterince çok sayıda uzak gökada için deformasyon ölçümleri mevcutsa, bunlar tüm ön plan kütlesinin bir haritasını çıkarmak için birleştirilebilir.
Bu teknik, ön plandaki gökadalarla ilişkili tipik kütlenin yanı sıra bir dizi bireysel gökada kümesi için kütle haritalarının kesin ölçümlerini üretmiştir. Bununla birlikte, bazı temel sınırlamalardan muzdariptir. Uzayda büyük bir teleskop bile sadece sınırlı sayıda arka plan gökadası görebilir, Dolunay'ın büyüklüğündeki her bir gökyüzü yamasında maksimum 100.000 olabilir. Kütleçekimsel bozulma sinyalini tespit etmek için yaklaşık 200 galaksinin ölçümlerinin ortalaması alınmalıdır, böylece kütlenin görüntülenebileceği en küçük alan Dolunay'ın yaklaşık% 0.2'sidir. Elde edilen görüntüler kabul edilemez derecede bulanık ve birçok amaç için çok grenli. Örneğin, yalnızca en büyük madde topakları (en büyük gökada kümeleri) bu tür haritalarda güvenle görülebilir. İkinci bir sorun, çarpıklığı ölçülen uzak gökadaların çoğunun, eşlemek istediği kitlesel topakların çoğunun önünde yer alması ve dolayısıyla yerçekimlerinden etkilenmemesidir. Belirli bir yönde kütlenin keskin bir görüntüsünü oluşturmak için daha uzak kaynaklar ve daha fazlası gerekir. MPA bilim adamları Ben Metcalf ve Simon White, galaksiler oluşmadan önce bize gelen radyo emisyonunun bu tür kaynakları sağlayabildiğini gösterdiler.
Büyük Patlama'dan yaklaşık 400.000 yıl sonra, Evren, neredeyse tüm sıradan maddesinin, dağınık, neredeyse tekdüze ve nötr bir hidrojen ve helyum gazına dönüşmesi için yeterince soğudu. Birkaç yüz milyon yıl sonra, yerçekimi eşitsizlikleri ilk yıldızların ve galaksilerin oluşabileceği noktaya yükseltti. Ultraviyole ışığı daha sonra dağınık gazı tekrar ısıtır. Bu yeniden ısıtma sırasında ve bundan önce uzun bir süre boyunca, dağınık hidrojen, Big Bang'den kalan radyasyondan daha sıcak veya daha soğuktu. Sonuç olarak, 21 cm dalga boyuna sahip radyo dalgalarını emmiş veya yaymış olmalıdır. Evrenin genişlemesi, bu radyasyonun bugün 2 ila 20 metre dalga boylarında görünmesine neden oluyor ve şu anda onu aramak için bir dizi düşük frekanslı radyo teleskopu üretiliyor. En gelişmişlerden biri, Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nün bir dizi diğer Alman kurumuyla birlikte önemli bir rol almayı planladığı bir proje olan Hollanda'daki Düşük Frekans Dizisidir (LOFAR).
Pregalaktik hidrojen, galaksilerin öncüsü olan her boyutta yapıya sahiptir ve her görüş hattı boyunca farklı mesafelerde bu yapıların 1000 kadarı vardır. Bir radyo teleskop bunları ayırabilir, çünkü farklı mesafelerdeki yapılar gözlemlenen farklı dalga boylarında sinyaller verir. Metcalf ve White, bu yapıların yerçekimi çarpıklığının bir radyo teleskopunun, kozmik kütle dağılımının gökada çarpıklıkları kullanılarak yapılabilecek en iyiden on kat daha keskin olan yüksek çözünürlüklü görüntüler üretmesine izin vereceğini göstermektedir. Kendi Samanyolu'muza benzer bir nesne, Evrenin şimdiki yaşının sadece% 5'i olduğu zamana kadar tespit edilebilir. Bu tür yüksek çözünürlüklü görüntüleme, yaklaşık 100 km'lik bir bölgeyi yoğun bir şekilde kaplayan son derece büyük bir teleskop dizisi gerektirir. Bu, LOFAR'ın yoğun bir şekilde kaplanmış merkezi kısmı için planlanan boyutun 100 katı ve şu anda tartışılan en büyük tesis olan Kilometre Kare Dizisi'nin (SKA) yoğun kaplı çekirdeğinden yaklaşık 20 kat daha büyüktür. Böyle dev bir teleskop, evrenin tüm kütleçekimsel kütle dağılımını haritalayabilir ve diğer teleskoplar tarafından üretilen ve tespit edebilecekleri radyasyon yayan kütlenin sadece küçük bir kısmını vurgulayan görüntüler için mükemmel bir karşılaştırma haritası sağlayabilir.
Bununla birlikte, dev teleskopun bu teknikten benzersiz sonuçlar almasını beklemek zorunda değiliz. Mevcut fizikteki en acil konulardan biri, şu anda Evrenin hızlandırılmış genişlemesini yönlendiren gizemli Karanlık Enerjiyi daha iyi anlamaktır. Metcalf ve White, SKA gibi bir aletle yapılan gökyüzünün büyük bir kısmının kütle haritalarının, Karanlık Enerjinin özelliklerini daha önce önerilen herhangi bir yöntemden daha hassas bir şekilde ölçebileceğini, yerçekimine göre benzer büyüklükteki kütle haritalarının 10 katından daha hassas olduğunu ölçebiliyorlar. gökadaların optik görüntülerinin çarpıtılması.
Orijinal Kaynak: Max Planck Astrofizik Enstitüsü Haber Bülteni
