Dark Matter telah menjadi misteri sejak mula-mula dicadangkan. Selain berusaha mencari beberapa bukti langsung tentang keberadaannya, para saintis juga menghabiskan beberapa dekad terakhir untuk mengembangkan model teori untuk menjelaskan bagaimana ia berfungsi. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, konsepsi yang popular adalah bahawa Dark Matter "sejuk", dan diedarkan dalam rumpun di seluruh Alam Semesta, sebuah pemerhatian yang disokong oleh data misi Planck.
Walau bagaimanapun, kajian baru yang dihasilkan oleh pasukan penyelidik antarabangsa melukiskan gambaran yang berbeza. Dengan menggunakan data dari Kilo Degree Survey (KiDS), para penyelidik ini mengkaji bagaimana cahaya yang datang dari berjuta-juta galaksi jauh dipengaruhi oleh pengaruh graviti jirim pada skala terbesar. Apa yang mereka dapati adalah bahawa Dark Matter kelihatan lebih lancar di seluruh ruang daripada yang difikirkan sebelumnya.
Selama lima tahun terakhir, tinjauan KiDS menggunakan VLT Survey Telescope (VST) - teleskop terbesar di Observatorium La Silla Paranal ESO di Chile - untuk meninjau 1500 darjah persegi langit malam selatan. Isipadu ruang ini telah dipantau dalam empat jalur (UV, IR, hijau dan merah) menggunakan pengukuran lensa graviti yang lemah dan pengukuran pergeseran merah fotometrik.
Selaras dengan Teori Relativiti Umum Einstein, lensa graviti melibatkan mengkaji bagaimana medan graviti objek besar akan membengkokkan cahaya. Sementara itu, pergeseran merah cuba mengukur kelajuan galaksi lain yang menjauh dari kita dengan mengukur sejauh mana cahaya mereka dipindahkan ke hujung spektrum merah (iaitu panjang gelombang menjadi lebih lama semakin cepat sumbernya menjauh).
Lensa graviti sangat berguna ketika menentukan bagaimana alam semesta wujud. Model kosmologi kami sekarang, yang dikenali sebagai model Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM), menyatakan bahawa Dark Energy bertanggungjawab untuk percepatan akhir-akhir dalam pengembangan Alam Semesta, dan Dark Matter terdiri daripada zarah-zarah besar yang bertanggungjawab untuk pembentukan struktur kosmologi.
Dengan menggunakan sedikit variasi pada teknik ini yang dikenal sebagai kosmik semata-mata, pasukan penyelidik mempelajari cahaya dari galaksi yang jauh untuk menentukan bagaimana ia melengkung dengan adanya struktur terbesar di Alam Semesta (seperti superclusters dan filamen). Seperti yang dikatakan oleh Dr. Hendrik Hildebrandt - ahli astronomi dari Institut Astronomi Argelander (AIfA) dan pengarang utama makalah - memberitahu Space Magazine melalui e-mel:
"Biasanya seseorang memikirkan satu jisim besar seperti kelompok galaksi yang menyebabkan pesongan cahaya ini. Tetapi ada juga perkara di seluruh Alam Semesta. Cahaya dari galaksi yang jauh terus terpesong oleh struktur berskala besar yang disebut ini. Ini mengakibatkan galaksi yang berada di langit menjadi "menunjuk" ke arah yang sama. Ini adalah kesan kecil tetapi dapat diukur dengan kaedah statistik dari sampel galaksi yang besar. Apabila kita telah mengukur seberapa kuat galaksi "menunjuk" ke arah yang sama, kita dapat menyimpulkan dari ini sifat statistik struktur skala besar, mis. ketumpatan jirim yang min dan seberapa kuat perkara itu digumpal / dikumpulkan. "
Dengan menggunakan teknik ini, pasukan penyelidik melakukan analisis terhadap data KiDS 450 derajat persegi, yang sesuai dengan sekitar 1% dari seluruh langit. Dalam jumlah ruang ini, diperhatikan bagaimana cahaya yang datang dari sekitar 15 juta galaksi berinteraksi dengan semua perkara yang terletak di antara mereka dan Bumi.
Menggabungkan gambar yang sangat tajam yang diperoleh VST dengan perisian komputer canggih, pasukan ini dapat melakukan salah satu ukuran paling tepat yang pernah dibuat dari ricih kosmik. Cukup menarik, hasilnya tidak selaras dengan hasil yang dihasilkan oleh misi Planck ESA, yang merupakan pemeta Alam Semesta yang paling komprehensif sehingga kini.
Misi Planck telah memberikan beberapa maklumat terperinci dan tepat mengenai Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB). Ini telah membantu para astronom untuk memetakan alam semesta awal, dan juga mengembangkan teori bagaimana jirim diedarkan dalam tempoh ini. Seperti yang dijelaskan oleh Hildebrandt:
"Planck mengukur banyak parameter kosmologi dengan ketepatan yang sangat baik dari turun naik suhu latar belakang gelombang mikro kosmik, iaitu proses fizikal yang berlaku 400.000 tahun setelah Big Bang. Dua dari parameter tersebut adalah min kepadatan jagat raya dan ukuran seberapa kuat perkara ini digumpal. Dengan ricih kosmik, kita juga mengukur dua parameter ini tetapi masa kosmik yang jauh kemudian (beberapa bilion tahun yang lalu atau ~ 10 bilion tahun selepas Big Bang), iaitu pada masa lalu kita yang lebih baru. "
Walau bagaimanapun, Hildebrandt dan pasukannya menemui nilai untuk parameter ini yang jauh lebih rendah daripada yang dijumpai oleh Planck. Pada dasarnya, hasil ricih kosmik mereka menunjukkan bahawa terdapat lebih sedikit jirim di Alam Semesta dan ia kurang berkelompok daripada apa yang diramalkan oleh hasil Planck. Hasil ini berkemungkinan memberi kesan kepada kajian kosmologi dan fizik teori pada tahun-tahun mendatang.
Seperti sekarang, Dark Matter tetap tidak dapat dikesan menggunakan kaedah standard. Seperti lubang hitam, keberadaannya hanya dapat disimpulkan dari kesan graviti yang dapat dilihat pada bahan yang dapat dilihat. Dalam kes ini, kehadiran dan sifat asasnya diukur oleh bagaimana ia mempengaruhi evolusi Alam Semesta selama 13.8 bilion tahun yang lalu. Tetapi kerana hasilnya nampaknya bertentangan, para astronom sekarang mungkin harus mempertimbangkan kembali beberapa gagasan mereka yang sebelumnya dipegang.
"Ada beberapa pilihan: kerana kita tidak memahami bahan-bahan utama Alam Semesta (bahan gelap dan tenaga gelap) kita dapat bermain dengan sifat-sifat keduanya," kata Hildebrandt. "Sebagai contoh, pelbagai bentuk tenaga gelap (lebih kompleks daripada kemungkinan paling sederhana, yang merupakan" pemalar kosmologi "Einstein) dapat menjelaskan pengukuran kita. Kemungkinan lain yang menarik adalah bahawa ini adalah tanda bahawa undang-undang graviti pada skala Alam Semesta berbeza dengan Relativiti Umum. Yang dapat kita katakan sekarang adalah sesuatu yang kelihatan tidak betul! "
