Naučnici otkrili više od 900 miliona galaksija: Najveća 3D mapa svemira mogla bi razriješiti misteriju tamne materije

Svemirski teleskop Euclid Evropske svemirske agencije donio je dosad najopsežniji skup snimaka svemira visoke rezolucije. Među otkrićima je i oko 15.000 mogućih primjera rijetkog gravitacijskog fenomena koji bi naučnicima mogao pomoći da konačno razumiju prirodu tamne materije, piše The Guardian.

Misija čiji je cilj izrada najveće trodimenzionalne mape svemira u historiji već je donijela izuzetne rezultate. Evropska svemirska agencija (ESA) objavila je prvi veliki skup podataka prikupljenih svemirskim teleskopom Euclid, koji obuhvata više od 900 miliona galaksija i hiljade potencijalnih primjera fenomena koji bi mogao pomoći u razotkrivanju jedne od najvećih misterija moderne astronomije.

Posebnu pažnju naučnika privuklo je približno 15.000 mogućih slučajeva snažnog gravitacijskog sočiva, pojave koja omogućava posmatranje udaljenih galaksija kroz gravitacijski utjecaj drugih nebeskih objekata.

Ova otkrića mogla bi značajno unaprijediti razumijevanje takozvanog tamnog svemira, odnosno tamne materije i tamne energije, za koje se smatra da zajedno čine oko 95 posto ukupnog sadržaja svemira.

Misija koja treba obuhvatiti više od 10 milijardi godina kosmičke historije

Svemirska misija Euclid pokrenuta je u julu 2023. godine s ambicioznim zadatkom da izradi najveću i najdetaljniju trodimenzionalnu mapu svemira ikada napravljenu. Planirano je da teleskop tokom svog rada posmatra približno trećinu neba i prikupi podatke koji omogućavaju proučavanje više od 10 milijardi godina kosmičke historije.

Glavni cilj misije jeste pronalaženje odgovora na dva temeljna pitanja savremene kosmologije: šta su tamna materija i tamna energija te kakvu ulogu imaju u nastanku, strukturi i evoluciji svemira. Prema sadašnjim naučnim procjenama, tamna energija čini približno 70 posto svemira, dok na tamnu materiju otpada oko 25 posto. Obična materija, od koje su izgrađene zvijezde, planete, galaksije i sva nama poznata tijela, predstavlja tek mali preostali dio.

Uprkos njihovom ogromnom udjelu u svemiru, naučnici još nisu uspjeli neposredno utvrditi prirodu ovih dviju komponenti.

Upravo bi podaci koje prikuplja Euclid mogli omogućiti preciznije testiranje teorija o njihovim svojstvima.

Najveći snimak svemira visoke rezolucije

Profesor Andy Taylor sa Univerziteta u Edinburghu, koji predvodi britanski naučni segment misije zadužen za obradu podataka na Zemlji, istakao je da Euclid predstavlja veliki tehnološki iskorak u astronomskim istraživanjima. Iako su ranije provođena istraživanja koja su obuhvatala veće dijelove neba, nijedno, prema njegovim riječima, nije istovremeno nudilo toliko detalja i informacija.

S druge strane, svemirski teleskop Hubble omogućio je nastanak izuzetno preciznih snimaka udaljenih dijelova svemira, ali nije bio namijenjen posmatranju tako velikih nebeskih područja.

Euclid objedinjuje upravo te dvije mogućnosti.

„Tehnološki iskorak koji predstavlja Euclid jeste to što možemo zadržati visoku rezoluciju, a istovremeno mapirati ogromne dijelove neba i ogromne prostore svemira“, objasnio je Taylor. Prvo veliko objavljivanje podataka omogućilo je istraživačima dosad nezabilježen uvid u strukturu kosmosa.

„To je najveći snimak svemira visoke rezolucije koji smo ikada imali“, naglasio je.

Objavljeni podaci obuhvataju približno 14 posto ukupne površine neba koju bi Euclid trebao mapirati do završetka misije. U tom dijelu svemira identificirano je više od 900 miliona galaksija, kao i više od 60 miliona potencijalnih kvazara. Kvazari su izuzetno sjajni objekti smješteni u središtima udaljenih galaksija, čiju ogromnu energiju proizvodi materija koja pada prema supermasivnim crnim rupama.

Njihovo proučavanje omogućava astronomima da istražuju udaljene dijelove svemira i procese koji su se odvijali prije više milijardi godina.

Oko 15.000 mogućih primjera rijetkog gravitacijskog fenomena

Među najznačajnijim rezultatima nove objave podataka nalazi se veliki broj potencijalnih primjera snažnog gravitacijskog sočiva, fenomena koji se donedavno smatrao relativno rijetkim. Ova pojava nastaje kada se jedna galaksija, često smještena unutar velikog galaktičkog jata, nalazi između Zemlje i druge, mnogo udaljenije galaksije.

Gravitacija bliže galaksije utječe na prostor-vrijeme kroz koje prolazi svjetlost udaljenog objekta. Zbog toga se svjetlost savija, a galaksija u pozadini može izgledati uvećano, izobličeno ili se pojavljivati u obliku svijetlih lukova i prstenova.

Takvo ponašanje svjetlosti predvidio je Albert Einstein u okviru svoje opće teorije relativnosti. Međutim, posebno je važno što gravitacijsko sočivo ne nastaje samo pod utjecajem vidljive materije.

Tamna materija, za koju se smatra da okružuje galaksije i povećava njihovu ukupnu masu, dodatno pojačava gravitacijski učinak. Upravo zbog toga ovaj fenomen predstavlja jedan od najvažnijih načina na koje astronomi mogu proučavati materiju koju nije moguće direktno vidjeti.

Gravitacijska sočiva mogla bi otkriti od čega se sastoji tamna materija

Profesor Taylor smatra da bi proučavanje snažnih gravitacijskih sočiva moglo omogućiti naučnicima da odbace pojedine teorije o prirodi tamne materije i približe se objašnjenju njenog stvarnog sastava. Naime, način na koji se svjetlost udaljenih galaksija savija zavisi od rasporeda mase u galaksiji koja djeluje kao gravitacijsko sočivo.

Budući da značajan dio te mase čini tamna materija, oblik i intenzitet izobličenja svjetlosti mogu otkriti kako je ona raspoređena. A način raspoređivanja tamne materije mogao bi zavisiti upravo od njenih fizičkih svojstava.

S takvom procjenom slaže se i Stephen Serjeant, profesor astronomije na britanskom Otvorenom univerzitetu (Open University). On objašnjava da snažno gravitacijsko sočivo omogućava naučnicima da istraže način na koji se tamna materija grupiše u svemiru.

„Pomoću snažnog gravitacijskog sočiva možete otkriti kako se tamna materija grupiše, a to je veoma važan pokazatelj o kakvoj se vrsti materije radi, jer se različite vrste materije mogu grupisati na veoma različite načine“, kazao je Serjeant. Prema njegovom mišljenju, upravo bi istraživanja ovog fenomena mogla dovesti do jednog od narednih velikih naučnih otkrića.

„Ako tražite odakle bi mogao doći sljedeći veliki iskorak u razumijevanju svojstava tamne materije i odgovoru na pitanje šta ona zapravo jeste, postoji dobra šansa, iako ne mogu tvrditi da je to sigurno, da će doći upravo iz proučavanja snažnog gravitacijskog sočiva“, istakao je.

Od hiljadu poznatih slučajeva do mogućih 170.000 otkrića

Razmjere Euclidovih rezultata posebno su impresivne kada se uporede s brojem gravitacijskih sočiva koja su astronomima bila poznata prije ove misije. Prema Taylorovim riječima, naučnici su ranije poznavali približno 1.000 slučajeva snažnog gravitacijskog sočiva.

Sada prvi veliki skup podataka Euclida sadrži oko 15.000 vjerovatnih primjera ovog fenomena. To znači da je teleskop već identificirao višestruko više potencijalnih slučajeva nego što ih je ranije bilo poznato.

Istraživači procjenjuju da bi do završetka misije Euclid mogao otkriti približno 170.000 primjera snažnog gravitacijskog sočiva. Takav broj omogućio bi naučnicima provođenje mnogo opsežnijih statističkih analiza nego što je to ranije bilo moguće. Umjesto proučavanja relativno malog broja pojedinačnih galaksija, astronomi bi mogli analizirati hiljade različitih gravitacijskih sistema i upoređivati njihove karakteristike.

To bi moglo pomoći u utvrđivanju zajedničkih obrazaca u rasporedu tamne materije i provjeri različitih teorijskih modela.

Sljedeći podaci omogućit će mapiranje tamne materije širom svemira

Naučnici očekuju da će naredna velika objava podataka Euclida donijeti dodatne informacije o rasporedu galaksija, ali i rezultate istraživanja takozvanog slabog gravitacijskog sočiva. Za razliku od snažnog gravitacijskog sočiva, koje može stvoriti jasno vidljive lukove i prstenove, slabo gravitacijsko sočivo izaziva mnogo suptilnija izobličenja izgleda udaljenih galaksija.

Ta izobličenja često su toliko mala da se ne mogu pouzdano prepoznati posmatranjem samo jednog objekta. Međutim, analizom velikog broja galaksija naučnici mogu prepoznati obrasce koji otkrivaju gravitacijski utjecaj materije smještene između posmatrača i udaljenih objekata.

Taylor objašnjava da će upravo takvi podaci omogućiti izradu mapa rasporeda tamne materije. „Možemo koristiti obrazac tih izobličenja kako bismo zapravo napravili mapu mjesta na kojima se nalazi sva tamna materija u svemiru“, rekao je.

Nakon toga istraživači će moći analizirati statistička svojstva njenog rasporeda i uporediti rezultate s različitim naučnim teorijama. „Zavisno od vrste tamne materije i tamne energije, očekujemo da ćemo na nebu vidjeti nešto drugačije obrasce“, objasnio je Taylor.

Naredna objava podataka, prema njegovim najavama, očekuje se sljedećeg ljeta.

Količina podataka postala prevelika da bi je ljudi mogli samostalno pregledati

Kako Euclid nastavlja posmatrati svemir, količina prikupljenih informacija neprestano raste. Teleskop otvara mogućnost istraživanja ogromnog broja galaksija, kosmičkih struktura i astronomskih fenomena koji nikada ranije nisu bili detaljno posmatrani.

Taylor ističe da misija praktično omogućava astronomima pristup visokoj rezoluciji na razmjerama koje su do sada bile nezamislive. „Otvaramo mogućnost posmatranja cijelog neba i cijelog svemira u visokoj rezoluciji. To znači da postoji mnoštvo objekata koje nikada ranije nismo vidjeli i mnogo fenomena koje tek trebamo istražiti“, kazao je.

Međutim, ogroman uspjeh misije donosi i novi izazov. Količina podataka koju Euclid proizvodi sada je toliko velika da je više nije moguće pregledati isključivo ljudskim radom.

„Nijedno ljudsko oko više ne može pregledati sve podatke Euclida. Jednostavno ih je previše“, zaključio je Taylor. Upravo zato će daljnja analiza zahtijevati napredne računarske metode i automatiziranu obradu ogromnih količina astronomskih informacija.

Iako je objavljeni skup podataka tek dio onoga što bi Euclid trebao prikupiti, naučnici već smatraju da misija otvara potpuno novu fazu istraživanja svemira. Njeni rezultati mogli bi pomoći u odgovoru na pitanja koja decenijama predstavljaju jedan od najvećih izazova fizike i astronomije: šta je tamna materija, kakva je priroda tamne energije i kako su ove nevidljive komponente oblikovale svemir kakav danas poznajemo.

federalna.ba

Federalna.ba dostupna je i kao mobilna aplikacija. Preuzmite je na Google Playu i App Storeu.