วิสัยทัศน์ที่บิดเบี้ยวของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิค - แสงที่ตรวจจับได้เร็วที่สุด - อนุญาตให้นักดาราศาสตร์ทำแผนที่จำนวนรวมของสสารที่มองเห็นและมองไม่เห็นทั่วทั้งจักรวาล
ประมาณ 85% ของสสารทั้งหมดในจักรวาลเป็นสสารมืดมองไม่เห็นแม้กระทั่งกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุด แต่สามารถตรวจจับได้ด้วยแรงโน้มถ่วง
เพื่อค้นหาสสารมืดนักดาราศาสตร์มองหาผลกระทบที่เรียกว่าเลนส์ความโน้มถ่วง: เมื่อแรงโน้มถ่วงของสสารมืดโน้มตัวและขยายแสงจากวัตถุที่อยู่ไกลกว่า ในรูปแบบที่ผิดปกติมากที่สุดมันส่งผลให้มีภาพหลายรูปโค้งของวัตถุจักรวาลที่อยู่ห่างไกล
แต่มีข้อแม้อยู่ที่นี่เพื่อตรวจจับสสารมืดต้องมีวัตถุอยู่ข้างหลัง ต้องปรับ ‘ดาว’
ในการศึกษาล่าสุดนำโดยดร. เจมส์เกคแห่งมหาวิทยาลัยเฮิร์ทฟอร์ดไชร์ในสหราชอาณาจักรนักดาราศาสตร์ได้จับตาดูพื้นหลังไมโครเวฟ (CMB) ของจักรวาลแทน
“ CMB เป็นแสงที่อยู่ไกล / เก่าแก่ที่สุดที่เราเห็นได้” ดร. จีอาชกล่าวกับนิตยสารอวกาศ “ มันอาจถูกมองว่าเป็นพื้นผิวส่องแสงเอกภพทั้งจักรวาล”
โฟตอนจาก CMB พุ่งเข้าหาโลกเนื่องจากเอกภพมีอายุเพียง 380,000 ปีเท่านั้น โฟตอนเดี่ยวมีโอกาสวิ่งเข้าไปหาสสารมากมายโดยการตรวจสอบสสารทั้งหมดในเอกภพตามแนวสายตา
“ ดังนั้นมุมมองของเราเกี่ยวกับ CMB นั้นบิดเบี้ยวเล็กน้อยจากสิ่งที่ดูเหมือนว่ามีอยู่จริงภายใน - คล้ายกับการดูลวดลายที่ด้านล่างของสระว่ายน้ำ” ดร. Geach กล่าว
ด้วยการสังเกตความผิดเพี้ยนเล็กน้อยใน CMB เราสามารถตรวจสอบสสารมืดทั้งหมดทั่วทั้งจักรวาล แต่การทำเช่นนี้เป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่ง
ทีมสำรวจท้องฟ้าใต้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขั้วโลกใต้ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาด 10 เมตรที่ออกแบบมาเพื่อการสังเกตการณ์ในไมโครเวฟ การสำรวจขนาดใหญ่ที่ก้าวล้ำนี้ได้สร้างแผนที่ CMB ของท้องฟ้าทางใต้ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูล CMB ก่อนหน้าจากดาวเทียมพลังค์
ลักษณะเฉพาะของเลนส์ความโน้มถ่วงโดยการแทรกซึมวัตถุนั้นไม่สามารถสกัดได้ด้วยตา นักดาราศาสตร์พึ่งพาการใช้กระบวนการทางคณิตศาสตร์ที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดี เราจะไม่เข้าไปในรายละเอียดที่น่ารังเกียจ
สิ่งนี้สร้าง“ แผนที่ของความหนาแน่นมวลทั้งหมดที่คาดการณ์ระหว่างเรากับ CMB ช่างเป็นเรื่องเหลือเชื่อถ้าคุณคิดเกี่ยวกับมัน - เป็นเทคนิคการสังเกตเพื่อทำแผนที่มวลทั้งหมดในจักรวาลย้อนกลับไปที่ CMB” ดร. Geach อธิบาย
แต่ทีมไม่ได้ทำการวิเคราะห์ให้เสร็จ แต่พวกเขายังคงวัดค่าเลนส์ CMB ที่ตำแหน่งของควาซาร์ซึ่งเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่ทรงพลังในใจกลางกาแลคซีแรกสุด
“ เราพบว่าภูมิภาคของท้องฟ้าที่มีควาซาร์หนาแน่นมากมีสัญญาณการรับเลนส์ CMB ที่ชัดเจนกว่าซึ่งหมายความว่าควาซาร์จะอยู่ในโครงสร้างสสารขนาดใหญ่” ดร. ไรอันฮิคค็อกแห่งวิทยาลัยดาร์ตมั ธ ผู้เขียนคนที่สองศึกษา บอกนิตยสารอวกาศ
ในที่สุดแผนที่ CMB ถูกใช้เพื่อกำหนดมวลของสสารมืดรัศมีเหล่านี้ ผลลัพธ์เหล่านี้ตรงกับที่ได้จากการศึกษาแบบเก่าซึ่งดูว่าควาซาร์รวมตัวกันในอวกาศโดยไม่มีการอ้างอิงถึง CMB เลย
ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างการวัดอิสระสองครั้งเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ทรงพลัง ตามที่ดร. ฮิคค็อกซ์แสดงให้เห็นว่า“ เรามีความเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ในโครงสร้างขนาดใหญ่ได้อย่างไรและไอน์สไตน์ (อีกครั้ง) นั้นถูกต้อง”
กระดาษได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal Letters และสามารถดาวน์โหลดได้ที่นี่
