Lumina ulterioară a Big Bang-ului dezvăluie structuri cosmice nevăzute

aproximativ 400.000 de ani După Big Bang, plasma primordială a universului infantil s-a răcit suficient pentru ca primii atomi să se combine, făcând loc radiației încorporate pentru a o elibera. Această lumină – fundalul cosmic cu microunde (CMB) – continuă să circule pe cer în toate direcțiile, difuzând un instantaneu al universului timpuriu care a fost surprins de telescoape dedicate și chiar dezvăluit în fotografii de pe vechile televizoare cu raze catodice.

După ce oamenii de știință au descoperit radiația CMB în 1965, au cartografiat meticulos diferențele subtile de temperatură care au apărut Starea exactă a universului Când era doar plasmă spumoasă. Acum reutilizează datele CMB pentru a cataloga structuri la scară mare care au evoluat de-a lungul miliardelor de ani pe măsură ce universul s-a maturizat.

Această lumină spunea: „Această lumină a fost martor la o mare parte a istoriei universului și, văzând cum se schimbă, putem afla despre diferitele epoci.” Kimi Woocosmolog la Laboratorul Național Accelerator SLAC.

Pe parcursul călătoriei sale de aproximativ 14 miliarde de ani, lumina de la CMB a fost întinsă, comprimată și distorsionată de tot ce i-a aflat în cale. Cosmologii încep să privească dincolo de fluctuațiile inițiale în lumina radiației CMB la amprentele secundare lăsate de interacțiunile cu galaxiile și alte structuri cosmice. Din aceste semnale, ei obțin o vedere mai clară a distribuției atât a materiei obișnuite – tot ce este alcătuit din părți atomice – cât și a misterioasei materie întunecată. La rândul lor, aceste perspective ajută la rezolvarea unor vechi mistere cosmice și la propunerea unora noi.

Ne dăm seama că CMB nu ne spune doar despre condițiile inițiale ale universului. Ne vorbește și despre galaxiile în sine Emmanuel ChanEl este și cosmolog la SLAC. „Și asta s-a dovedit a fi cu adevărat puternic.”

Un univers de umbre

Studiile optice standard, care urmăresc lumina de la stele, trec cu vederea cea mai mare parte a masei de bază a galaxiilor. Acest lucru se datorează faptului că marea majoritate a conținutului total de materie din univers este invizibil pentru telescoape – ascuns vederii fie ca aglomerații de materie întunecată, fie ca gaz ionizat difuz care leagă galaxiile. Dar atât materia întunecată, cât și gazul împrăștiat lasă amprente detectabile pe mărirea și culoarea luminii CMB care intră.

„Universul este într-adevăr un teatru de umbre în care galaxiile sunt protagoniști, iar CMB este lumina de fundal”, a spus Shan.

Mulți dintre jucătorii din umbră începeau acum să se odihnească.

Când particulele de lumină sau fotonii din CMB împrăștie electroni în gazul intergalactic, ei se ciocnesc la energii mai mari. În plus, dacă acele galaxii se află în mișcare în raport cu universul în expansiune, fotonii radiațiilor cosmice de fond cu microunde primesc o a doua schimbare de energie, fie în sus, fie în jos, în funcție de mișcarea relativă a clusterului.

Această pereche de efecte, cunoscută ca efecte termice și cinetice Sunyaev-Zel’dovich (SZ), a fost prima teorie la sfârșitul anilor 1960 și au fost detectate cu o acuratețe tot mai mare în ultimul deceniu. Împreună, efectele SZ lasă o semnătură distinctă care poate fi eliminată din imaginile CMB, permițând oamenilor de știință să cartografieze locația și temperatura întregii materie obișnuită din univers.

În cele din urmă, există un al treilea efect cunoscut sub numele de inversiune gravitațională slabă care distorsionează calea luminii CMB în timp ce se deplasează în apropierea obiectelor masive, distorsionând CMB ca și cum ar fi privit prin baza unui pahar de vin. Spre deosebire de efectele SZ, obiectivul este sensibil la toate materialele – întunecate sau nu.

Combinate, aceste efecte permit cosmologilor să separe materia obișnuită de materia întunecată. Apoi oamenii de știință pot suprapune aceste hărți cu imagini luate din sondaje galactice pentru a măsura distanțe cosmice și chiar Urmăriți formarea stelelor.