Ένας κορυφαίος στόχος στην κοσμολογία είναι η ακριβής μέτρηση της συνολικής ποσότητας της ύλης στο σύμπαν, μια τρομακτική δουλειά ακόμη και για την πιο ικανή στα μαθηματικά ομάδα. Τώρα μια ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Riverside UCR, έχει κάνει ακριβώς αυτό.
Η βαρυονική + την σκοτεινή ύλη αποτελεί το 31,5 ± 1,3% της υλοενέργειας του Κόσμου. Το υπόλοιπο είναι η σκοτεινή ενέργεια
Όπως αναφέρουν στο Astrophysical Journal , η ομάδα διαπίστωσε ότι η ύλη αποτελεί το 31,5 ± 1,3% της συνολικής ποσότητας ύλης στο σύμπαν, με το υπόλοιπο να αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια.
«Αν όλη αυτή η ύλη στο σύμπαν απλωνόταν ομοιόμορφα στο διάστημα, θα αντιστοιχούσε σε μια μέση πυκνότητα μάζας ίση με περίπου έξι άτομα υδρογόνου ανά κυβικό μέτρο», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας Mohamed Abdullah, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του UCR. “Ωστόσο, δεδομένου ότι γνωρίζουμε ότι το 80% της ύλης είναι στην πραγματικότητα σκοτεινή ύλη, στην πραγματικότητα, το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ύλης δεν αποτελείται από άτομα υδρογόνου αλλά μάλλον από έναν τύπο ύλης που οι κοσμολόγοι δεν έχουν ακόμη καταλάβει, τη λεγόμενη σκοτεινή ύλη.”
Οι κοσμολόγοι πιστεύουν ότι περίπου το 20% της συνολικής ύλης αποτελείται από την κανονική – ή “βαρυονική” ύλη – η οποία περιλαμβάνει αστέρια, γαλαξίες, άτομα και τη ζωή, ενώ περίπου το 80% αποτελείται από σκοτεινή ύλη, της οποίας η μυστηριώδης φύση δεν είναι ακόμη γνωστή, αλλά μπορεί αποτελούνται από κάποιο υποατομικό σωματίδιο που δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί.
Όπως εξήγησε ο Mohamed Abdullah, μια δοκιμασμένη τεχνική για να διαπιστωθεί η συνολική ποσότητα ύλης στο σύμπαν είναι η σύγκριση του παρατηρηθέντος αριθμού και μάζας συμπλεγμάτων γαλαξιών ανά μονάδα με προβλέψεις από αριθμητικές προσομοιώσεις. Επειδή τα σημερινά συμπλέγματα γαλαξιών έχουν σχηματιστεί από ύλη που κατέρρευσε μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια, κάτω από την ίδια της τη βαρύτητα, ο αριθμός των συμπλεγμάτων που παρατηρούνται σήμερα είναι πολύ «ευαίσθητος» σε κοσμολογικές συνθήκες- και ειδικότερα η συνολική ποσότητα ύλης.
«Υψηλότερο ποσοστό ύλης θα είχε ως αποτέλεσμα περισσότερα συμπλέγματα» συμπλήρωσε ο Αμπντουλάχ. «Η πρόκληση για την ομάδα μας ήταν να μετρήσει τον αριθμό των συμπλεγμάτων και μετά να βρει ποια απάντηση ήταν η σωστή. Αλλά είναι δύσκολο να μετρήσουμε τη μάζα οποιουδήποτε συμπλέγματος με ακρίβεια, επειδή η περισσότερη ύλη είναι σκοτεινή, οπότε δεν μπορούμε να τη δούμε με τηλεσκόπια».
Για τον σκοπό αυτό οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα ειδικό εργαλείο, το «GalWeight», και το χρησιμοποίησαν σε παρατηρήσεις από το Sloan Digital Sky Survey (SDSS) για τη δημιουργία του GalWCat19- ενός δημόσια διαθέσιμου καταλόγου συμπλεγμάτων γαλαξιών. Εν τέλει σύγκριναν τον αριθμό των συμπλεγμάτων στον κατάλογο με προσομοιώσεις για να συμπεράνουν τη συνολική ποσότητα ύλης στο σύμπαν.
Συγκρίνοντας τις μετρήσεις με αυτές άλλων ομάδων, που χρησιμοποιούσαν διαφορετικές τεχνικές, η ομάδα του UCR ήταν σε θέση να υπολογίσει την καλύτερη συνδυαστική τιμή, καταλήγοντας στο συμπέρασμα πως η ύλη αποτελεί το 31.5±1.3% της συνολικής ποσότητας ύλης και ενέργειας στο σύμπαν.
