Kosmilist mikrolainetausta uurivad astronoomid on paljastanud uue otsese tõendi tumeda energia, näivalt Universumi laienemist kiirendava mõistatusliku aine olemasolule. Uurimustulemused võivad lisaks aidata kaardistada tumeaine struktuuri Universumi suurimatel pikkusskaaladel.
Kosmiline mikrolainetaust on õrn järelkuma Suure Paugu tagajärjel tekkinud Universumi sünnist. Umbes 400 000 aastat peale loomist oli Universum piisavalt jahtunud, lubamaks elektronidel liituda aatomituumadega moodustades aatomeid. See kombineerumine vabastas kosmilise mikrolainetausta kiirguse tihedast plasmaudust. Kosmoseteleskoobid nagu WMAP ja Planck kaardistasid kosmilist mikrolainetausta ning leidsid selle olemasolus tõendeid kõigis taevalaotuse osades temperatuuril 2,7 kelvinit. Samas näitavad mõõtmistulemused imeväikeseid kõikumisi selles temperatuuris skaalas üks osa miljonist. Need vaheldumised järgivad Gaussi jaotust, kirjutab PhysicsWorld.com.
Kosmiline mikrolainetaust nähtuna Plancki kosmoseteleskoobi abil. Pilt: Euroopa Kosmoseagentuur (European Space Agency).
Kahest artiklist esimeses paljastas astronoomide meeskond, nende seas Sudeep Das Kalifornia Ülikoolist, kosmilises mikrolainetaustas võnkumisi, mis karduvad Gaussi jaotusest kõrvale. Need kõrvalekalded, mida vaadeldi Tšiilis Atacama Kosmoloogia Teleskoobi abil, on põhjustatud vastastikmõjust Universumi suureskaalaliste struktuuride, näiteks galaktikaparvedega. “Keskmiselt on kosmilise mikrolainetasuta footon enne meie teleskoobini jõudmist kohanud umbes 50 suureskaalalist struktuuri,” sõnas Das. “Iga massiivsete tumeaine kamakate poolt valitsetud struktuuride gravitatsiooniline mõju juhib footoni tema rajalt kõrvale,” lisas ta. See protsess, mida tuntakse fookustamisena, loob kokku umbes ühe kahekümnendiku kraadi suuruse kõrvalekalde.
Tume energia versus struktuur
Teises artiklis vaatleb Das koos Blake Sherwini ja Joanna Dunkleyga fookustamise võimalikku kasutamist tumeda energia paljastamiseks. Tume energia mõjub Universumi struktuuride ühinemise vastaselt. Universum ilma tumeda energiata omaks suures koguses struktuuri. Tulemusena läbiksid kosmilise mikrolainetausta footonid suuremat fookustamist ja võnkumised kalduksid veelgi algsest Gaussi jaotusest kõrvale.
Ometi leidis tõestust vastupidine. “Me näeme liiga vähe fookustamist tumeda aineta Universumi tõestamiseks,” väitis Sherwin. “Tegelikult on fookustamise määr kooskõlas teistelt mõõtmiste käigu oodatavalt leitava tumeda energia kogusega.”
See on esimene kord, mil tumeda energia olemasolu saab järeldada vaid kosmilise mikrolainetausta mõõtmistest. Tavapärased mõõtmised paljastavad ainult väga varase Universumi detaile ajast enne tähti ja galaktikaid. Moodustamaks tervikpilti Universumi evolutsiooni, pidi need tulemused ühendama lisamõõtmistega, näiteks Hubble’I konstandiga. Samas kaldusid selles uurimustöös vaadeldud kosmilise mikrolainetausta footonid kõrvale avarduva Universumi evolutsiooni tõttu. “Puuduv informatsioon on nüüd tervikusse lisatud,” selgitas Sherwood.
Tulemuste kollaaž
“Meil on hetkel kaks otseste tõendite kildu tumeda energia olemasolu kohta,” sõnas kosmoloog Stephen Boughn. “Iga lisatõend, mis viitab selle olemasolule, on väga tähtis. Me tahame tõenditest kollaaži paljudest eri kohtadest, kindlustamaks tervikpildi kokkusobivuse. Käesolev uurimustöö aitab sellele kaasa.”
Boughn usub samuti, et uurimuse tulemused võivad aidata paljastada tumeaine jaotumist Universumis suurtes skaalades. Tumeainel on sama gravitatsioonile mõju kui tavalisel ainel, kuid see ei ole vastastikmõjus elektromagnetilise kiirgusega ning seetõttu pole võimalik seda otsese vaatlusega näha. “Olemas on mitu simulatsiooni, kuid vähe vaatlusi, mis viitavad tumeaine jaotumisele Universumis,” selgitas ta. “Kuid kosmilise mikrolainetausta fookustamise sõltumise tõttu tumeaine tükkidest võivad tulevased eksperimendid neid kosmilise mikrolainetausta moondumisi mõõtes anda teavet tumeaine jaotumisest suurel skaalal.”
Teadusartiklid: