A bolygók, csillagok és más kozmikus objektumok anyagból állnak, akárcsak az atomok, amelyek még a saját testünkben is léteznek. De az anyag nem minden, ami az univerzumot alkotja, és a kozmikus léptékben nehéz pontosan meghatározni, hogy mennyi a normál anyag, és mennyi valami más.

A Riverside-i Kaliforniai Egyetem tudóscsoportja azt állítja, hogy sikerült a legpontosabban megmérniük a világegyetemben lévő normál anyag mennyiségét – és ez mindössze 31,5 százalék.

A kutatásukat a héten a The Astrophysical Journalban megjelent tanulmányukban részletezik. Az eredmények segíthetnek a tudósoknak megérteni, hogyan alakult ki a világegyetem – és miből áll a többi része.

A tudósok úgy vélik, hogy a világegyetem három dologból áll: normál anyagból, sötét anyagból és sötét energiából. A normál anyag azok az atomok, amelyek az univerzum összes kozmikus objektumát alkotják, mégis ez teszi ki a kozmosz legkisebb részét.

Az univerzum nagy részét valójában a sötét energia teszi ki. Az elméletek szerint a sötét energia az univerzum mintegy 70 százalékát teszi ki, de bősége ellenére a sötét energiát még soha nem figyelték meg közvetlenül, és nem is mérték.

A világegyetem többi részét a sötét anyag teszi ki. Ez az a hiányzó tömeg, amely gravitációs ereje révén minden anyagot, galaxist és csillagot a helyén tart.

A sötét energia és a sötét anyag rejtélyes és, nos, sötét természete miatt nehéz pontosan meghatározni, hogy a világegyetem mekkora részét teszik ki.

A világegyetemben lévő normál anyag mennyiségének kiszámításához az új tanulmányt készítő csoport a kozmosz legnagyobb struktúráit – a galaxishalmazokat – vizsgálta.

A galaxishalmazok több száz vagy több ezer galaxisból állnak, amelyeket a gravitáció köt össze. Olyan anyagból alakulnak ki, amely évmilliárdok alatt omlott össze saját gravitációjának súlya alatt, így a ma megfigyelt halmazok száma korrelál az univerzumban lévő anyag teljes mennyiségével.

“Az anyag nagyobb aránya több halmazt eredményezne” – mondta Mohamed Abdullah, az UCR fizika és csillagászat tanszékének végzős hallgatója, az új tanulmány vezető szerzője egy nyilatkozatban. “A “Goldilocks” kihívás a csapatunk számára az volt, hogy megmérjük a halmazok számát, majd meghatározzuk, hogy melyik válasz az “éppen megfelelő”.”

A csapat, amely az új tanulmány mögött áll, létrehozta a galaxishalmazok katalógusát, és összehasonlította a katalógusukban szereplő halmazok számát a halmazok szimulációival, hogy meghatározza a normál anyag teljes mennyiségét. Ezáltal kiszámították a normál anyag legjobb kombinált értékét, amely az univerzumban lévő anyag és energia teljes mennyiségének 31,5 százalékát teszi ki.

A tanulmány szerint a fennmaradó 68,5 százalék a sötét energia.

A sötét energia megértése kulcsfontosságú az univerzum megértéséhez. Ez a sötét erő felelős az univerzum tágulásának gyorsuló üteméért, erős gravitációs erejével széthúzza a galaxisokat.

Amint a tudósok jobban megismerik az univerzum tágulási ütemét, azt is jobban megismerik, hogyan fejlődött az univerzum az idők során, és hol kezdődött mindez.

Összefoglaló: Kozmológiai megkötéseket vezetünk le az anyagsűrűségre, , és az ingadozások amplitúdójára, , a Sloan Digital Sky Survey-DR13 spektroszkópiai adatsorban azonosított 1800 galaxishalmaz katalógusának felhasználásával, a GalWeight technikánkat használva a halmazhoz tartozás meghatározására. Egy 756 halmazból álló almintát elemezve a 0,045 ≤ z ≤ 0,125 vöröseltolódási tartományban és M ≥ 0,8 × 1014 viriális tömegű, z = 0,085 átlagos vöröseltolódás mellett (szisztematikus) és (szisztematikus) eredményeket kapunk, a . Megközelítésünknek több egyedi aspektusa is van: a jelenleg elérhető legnagyobb spektroszkópiai adathalmazt használjuk, és a GalWeight technikával osztjuk ki a tagságot, amelyről kimutattuk, hogy nagyon hatékonyan képes egyszerre maximalizálni a jóhiszemű halmaztagok számát, miközben minimalizálja a szennyező betolakodók számát. Ráadásul a skálázási összefüggések alkalmazása helyett a klaszterek tömegét egyedileg számítjuk ki a viriális tömegbecslő segítségével. Mivel ez egy alacsony vöröseltolódású halmazkatalógus, nem kell feltételeznünk sem a kozmológiai paraméterek, sem maguknak a halmazoknak a tulajdonságait. Az általunk kapott korlátozások és konzisztensek és nagyon versenyképesek azokkal, amelyeket a halmazok tömegén kívüli kozmológiai szondákból, például a kozmikus mikrohullámú háttérből, a bariónikus akusztikus oszcillációból (BAO) és a szupernóvákból kaptunk. A halmazadataink közös elemzése a Planck18+BAO+Pantheon adatokkal és a .