Utilizând observaţiile efectuate de telescopul spaţial James Webb într-o porţiune a bolţii cereşti ce acoperă o suprafaţă de aproape trei ori mai mare decât cea a Lunii pline, oamenii de ştiinţă au realizat cea mai detaliată hartă cosmică de până acum a substanţei misterioase denumite "materie întunecată", care reprezintă cea mai mare parte a materiei ce populează Universul, informează Reuters, potrivit Agerpres.
Materia obişnuită alcătuieşte stelele, planetele, oamenii şi tot ceea ce poate fi văzut. Însă ea reprezintă doar 15% din toată materia din cosmos. Restul este materie întunecată, care nu emite şi nu reflectă lumina, ceea ce o face să fie invizibilă pentru ochiul uman şi pentru telescoape.
Oamenii de ştiinţă deduc existenţa acesteia pe baza efectelor gravitaţionale pe care ea le exercită la scară largă, cum ar fi viteza de rotaţie a galaxiilor, modul în care se ţin împreună roiurile galactice şi modul în care lumina provenită de la obiecte îndepărtate se curbează atunci când trece prin structuri cosmice masive.
Noua hartă a distribuţiei materiei întunecate s-a bazat pe acest fenomen de curbare a luminii – care provoacă distorsiuni subtile în forma a aproximativ 250.000 de galaxii îndepărtate, observate de telescopul James Webb – datorită efectelor gravitaţionale ale materiei de-a lungul câmpului vizual.
Precedenta hartă a materiei întunecate a avut la bază observaţiile făcute de telescopul spaţial Hubble. Noua hartă, realizată cu ajutorul capacităţilor superioare ale telescopului James Webb, oferă o rezoluţie dublă faţă de harta anterioară, acoperă mai multe regiuni ale cosmosului şi priveşte mai adânc înapoi în timp – până în urmă cu 8 miliarde – 10 miliarde de ani, o perioadă cheie pentru formarea galaxiilor.
"Acest lucru ne permite să rezolvăm misterul unor structuri mai fine de materie întunecată, să detectăm concentraţii de masă care erau anterior nevăzute şi să extindem cartografierea materiei întunecate în epoci mai timpuri ale Universului", a declarat specialista în cosmologie observaţională Diana Scognamiglio de la Jet Propulsion Observatory deţinut de NASA în California, autoarea principală a studiului publicat luni în revista Nature Astronomy.
Harta dezvăluie cu o claritate fără precedent noi detalii despre macrostructura Universului denumită "reţeaua cosmică" – roiuri de galaxii, filamente imense construite din materie întunecată, de-a lungul cărora sunt distribuite galaxii şi gaze, precum şi regiuni cu o densitate de masă mai mică.
James Webb, un telescop în infraroşu care are o putere de colectare a luminii de aproximativ şase ori mai mare decât cea a telescopului Hubble, a fost lansat în 2021 şi a devenit operaţional în 2022.
"Telescopul spaţial James Webb funcţionează ca şi cum ai pune o nouă pereche de ochelari peste Univers", a mai explicat Diana Scognamiglio.
Ulterior, specialista în cosmologie observaţională a mai adăugat: "El vede galaxii mai slab luminate şi mai îndepărtate, cu detalii mai clare ca niciodată. Acest lucru ne oferă efectiv o reţea mult mai densă de galaxii de fundal cu care să lucrăm, ceea ce este exact aspectul pe care ni-l doream pentru acest tip de studiu. Mai multe galaxii şi imagini mai clare se traduc în mod direct într-o hartă mai clară a materiei întunecate".
Harta acoperă o parte a bolţii cereşti denumită Cosmic Evolution Survey, sau COSMOS, situată în direcţia constelaţiei Sextant. Harta va facilita viitoare cercetări ale Universului în numeroase moduri, au spus cercetătorii.
"De exemplu, o întrebare majoră în astrofizică este cum cresc galaxiile şi cum evoluează ele de-a lungul timpului – cum a trecut Universul de la o supă aproape perfect omogenă la varietatea spectaculoasă de galaxii pe care le vedem astăzi", a declarat specialista în cosmologie observaţională şi coautoare a studiului, Jacqueline McCleary, de la Universitatea Northeastern din Boston.
"Halourile de materie întunecată – «nori» de materie întunecată care gravitează singuri – sunt locurile în care se formează galaxiile, creşele de galaxii, dacă doriţi. Aşadar, cunoaşterea locului în care se află materia întunecată, a cantităţii acesteia şi corelarea ei cu populaţia de galaxii din interiorul distribuţiei de materie întunecată impune o condiţie-limită importantă asupra modelelor de formare şi evoluţie a galaxiilor", a adăugat Jacqueline McCleary.
Metoda utilizată de cercetători, care implică fenomenul de curbare a luminii, a relevat distribuţia materiei întunecate şi a materiei obişnuite.
Cercetătorii au afirmat că observaţiile lor sunt în concordanţă cu modelul cosmologic principal - denumit Lambda-CDM, sau materie întunecată rece -, care explică începuturile Universului prin intermediul Big Bangului, urmat de evoluţia şi structura sa ulterioară. Acest model "vede" un Univers dominat de materie întunecată şi de o forţă cosmică invizibilă, denumită energie întunecată, care este responsabilă pentru expansiunea sa accelerată.
"În acest cadru, materia întunecată asigură coloana vertebrală gravitaţională pe care se formează galaxiile, grupurile şi roiurile galactice, creând reţeaua cosmică la scară largă. Harta noastră oferă o imagine observaţională mult mai clară a acestei structuri de materie întunecată", a adăugat Diana Scognamiglio.