Pianeti, stelle e altri oggetti cosmici sono fatti di materia, come gli atomi che esistono anche nel nostro corpo. Ma la materia non è tutto ciò che compone l’universo, e sulla scala cosmica è difficile determinare esattamente quanta sia la materia normale, e quanta sia qualcos’altro.

In un team di scienziati dell’Università della California, Riverside sostengono di aver fatto la misura più accurata della quantità di materia normale nell’universo – ed è solo il 31,5%.

La loro ricerca è dettagliata in uno studio pubblicato questa settimana su The Astrophysical Journal. Le scoperte potrebbero aiutare gli scienziati a capire come si è evoluto l’universo – e di cosa è composto il resto di esso.

Gli scienziati credono che l’universo sia composto da tre cose: materia normale, materia oscura ed energia oscura. La materia normale sono gli atomi che compongono tutti gli oggetti cosmici dell’universo, ma rappresenta la parte più piccola del cosmo.

In effetti, la maggior parte dell’universo è fatta di energia oscura. Si è teorizzato che l’energia oscura costituisca circa il 70% dell’universo, ma nonostante la sua abbondanza, l’energia oscura non è mai stata osservata né misurata direttamente.

La materia oscura rappresenta il resto dell’universo. È la massa mancante che tiene tutta la materia, le galassie e le stelle al loro posto attraverso la sua forza gravitazionale.

A causa della natura misteriosa e, beh, oscura dell’energia oscura e della materia oscura, è difficile determinare esattamente quanta parte dell’universo rappresentano.

Per calcolare la quantità di materia normale nell’universo, il team dietro il nuovo studio ha guardato le più grandi strutture del cosmo – gli ammassi di galassie.

Gli ammassi di galassie consistono in centinaia o migliaia di galassie, legate insieme dalla gravità. Si formano dalla materia che è collassata nel corso di miliardi di anni sotto il peso della sua stessa gravità, quindi il numero di ammassi osservati oggi è correlato alla quantità totale di materia nell’universo.

“Una percentuale maggiore di materia comporterebbe più ammassi”, ha detto Mohamed Abdullah, uno studente laureato presso il dipartimento di fisica e astronomia della UCR, e autore principale del nuovo studio, in una dichiarazione. “La sfida ‘Goldilocks’ per il nostro team è stata quella di misurare il numero di ammassi e poi determinare quale risposta era ‘giusta’.”

Il team dietro il nuovo studio ha creato un catalogo di ammassi di galassie, e ha confrontato il numero di ammassi nel loro catalogo con simulazioni di ammassi per determinare la quantità totale di materia normale. Così facendo, hanno calcolato il miglior valore combinato di materia normale al 31,5% della quantità totale di materia ed energia nell’universo.

Il restante 68,5% è energia oscura, secondo lo studio.

Comprendere l’energia oscura è fondamentale per la nostra comprensione dell’universo. Questa forza oscura è responsabile dell’accelerazione del tasso di espansione dell’universo, tirando le galassie a parte con la sua forte forza gravitazionale.

Quando gli scienziati avranno un’idea migliore del tasso di espansione dell’universo, avranno anche una migliore comprensione di come l’universo si è evoluto nel tempo, e dove tutto è iniziato.

Abstract: Diamo vincoli cosmologici sulla densità della materia, , e l’ampiezza delle fluttuazioni, , utilizzando , un catalogo di 1800 ammassi di galassie che abbiamo identificato nel set di dati spettroscopici Sloan Digital Sky Survey-DR13 utilizzando la nostra tecnica GalWeight per determinare l’appartenenza agli ammassi. Analizzando un sottocampione di 756 ammassi in un intervallo di redshift di 0,045 ≤ z ≤ 0,125 e masse viriali di M ≥ 0,8 × 1014 con redshift medio di z = 0,085, otteniamo (sistematico) e (sistematico), con una relazione di normalizzazione degli ammassi di . Ci sono diversi aspetti unici nel nostro approccio: usiamo il più grande set di dati spettroscopici attualmente disponibile, e assegniamo l’appartenenza utilizzando la tecnica GalWeight, che abbiamo dimostrato di essere molto efficace nel massimizzare simultaneamente il numero di membri dell’ammasso in buona fede, riducendo al minimo il numero di contaminanti. Inoltre, piuttosto che impiegare relazioni di scala, calcoliamo le masse degli ammassi individualmente usando lo stimatore di massa viriale. Poiché si tratta di un catalogo di ammassi a basso redshift, non abbiamo bisogno di fare alcuna ipotesi sull’evoluzione sia dei parametri cosmologici che delle proprietà degli ammassi stessi. I nostri vincoli su e sono coerenti e molto competitivi con quelli ottenuti da sonde cosmologiche non-cluster abundance come il fondo cosmico a microonde, l’oscillazione acustica barionica (BAO) e le supernovae. L’analisi congiunta dei nostri dati degli ammassi con Planck18+BAO+Pantheon dà e .