Planeter, stjerner og andre kosmiske objekter består af stof, ligesom de atomer, der findes selv i vores egne kroppe. Men stof er ikke alt, hvad universet består af, og på kosmisk skala er det svært at afgøre præcis, hvor meget der er normalt stof, og hvor meget der er noget andet.

Et hold forskere fra University of California, Riverside hævder, at de har foretaget den mest præcise måling af mængden af normalt stof i universet – og den er kun 31,5 procent.

Deres forskning er beskrevet i detaljer i et studie, der offentliggøres i denne uge i The Astrophysical Journal. Resultaterne kan hjælpe forskerne med at forstå, hvordan universet har udviklet sig – og hvad resten af det består af.

Videnskabsfolk mener, at universet består af tre ting: normalt stof, mørkt stof og mørk energi. Det normale stof er de atomer, der udgør alle kosmiske objekter i universet, men det udgør alligevel den mindste del af kosmos.

Faktisk set består det meste af universet af mørk energi. Mørk energi udgør teoretisk set omkring 70 procent af universet, men på trods af dens overflod er mørk energi aldrig blevet direkte observeret eller målt.

Det mørke stof tegner sig for resten af universet. Det er den manglende masse, der holder alt stof, galakser og stjerner på plads gennem sin tyngdekraft.

På grund af den mørke energis og det mørke stofs mystiske og, ja, mørke natur er det svært at afgøre præcis, hvor stor en del af universet de udgør.

For at beregne mængden af normalt stof i universet har holdet bag den nye undersøgelse set på de største strukturer i kosmos – galaksehobe.

Galaksehobe består af hundredvis til tusindvis af galakser, der er bundet sammen af tyngdekraften. De dannes af stof, der er kollapset over milliarder af år under vægten af sin egen tyngdekraft, så antallet af klynger, der observeres i dag, korrelerer med den samlede mængde stof i universet.

“En højere procentdel af stof ville resultere i flere klynger,” siger Mohamed Abdullah, der er kandidatstuderende ved UCR’s afdeling for fysik og astronomi og hovedforfatter på den nye undersøgelse, i en erklæring. “Guldlok-udfordringen for vores hold var at måle antallet af klynger og derefter bestemme, hvilket svar der var ‘det helt rigtige’.”

Teamet bag den nye undersøgelse skabte et katalog over galaksehobe og sammenlignede antallet af klynger i deres katalog med simuleringer af klynger for at bestemme den samlede mængde af normalt stof. På den måde beregnede de den bedste kombinerede værdi af normalt stof til at ligge på 31,5 procent af den samlede mængde stof og energi i universet.

De resterende 68,5 procent er mørk energi, ifølge undersøgelsen.

Forståelse af mørk energi er afgørende for vores forståelse af universet. Denne mørke kraft er ansvarlig for den accelererende ekspansionshastighed i universet og trækker galakserne fra hinanden med sin stærke gravitationskraft.

Når forskerne får et bedre indblik i universets ekspansionshastighed, vil de også få et bedre indblik i, hvordan universet har udviklet sig over tid, og hvor det hele begyndte.

Resumé: Vi udleder kosmologiske begrænsninger på materietætheden, , og amplituden af fluktuationer, , ved hjælp af , et katalog af 1800 galaksehobe, som vi identificerede i Sloan Digital Sky Survey-DR13 spektroskopiske datasæt ved hjælp af vores GalWeight-teknik til at bestemme hobetilhørsforhold. Ved at analysere en delprøve af 756 klynger i et rødforskydningsområde på 0,045 ≤ z ≤ 0,125 og virialmasser på M ≥ 0,8 × 1014 med en gennemsnitlig rødforskydning på z = 0,085, får vi (systematisk) og (systematisk), med en klyngenormaliseringsrelation på . Der er flere unikke aspekter ved vores fremgangsmåde: Vi bruger det største spektroskopiske datasæt, der er tilgængeligt i øjeblikket, og vi tildeler medlemskab ved hjælp af GalWeight-teknikken, som vi har vist sig at være meget effektiv til samtidig at maksimere antallet af bona fide klyngemedlemmer og samtidig minimere antallet af forurenende interlopere. I stedet for at anvende skaleringsrelationer beregner vi desuden klyngemasserne individuelt ved hjælp af virialmasseskønnet. Da der er tale om et katalog over klynger med lav rødforskydning, behøver vi ikke at gøre nogen antagelser om udviklingen i hverken kosmologiske parametre eller i selve klyngernes egenskaber. Vores begrænsninger på og er konsistente og meget konkurrencedygtige med dem, der er opnået fra kosmologiske sonder uden for klyngeoverfladen, såsom kosmisk mikrobølgebaggrund, baryonisk akustisk oscillation (BAO) og supernovaer. Den fælles analyse af vores klyngedata med Planck18+BAO+Pantheon giver og .