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La carte d’expansion cosmologique du nouvel univers confirme la théorie de la gravité d’Einstein

La carte d’expansion cosmologique du nouvel univers confirme la théorie de la gravité d’Einstein
Le rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMB), l’ancienne lumière émise lorsque l’univers en était à ses balbutiements, a parcouru des milliards d’années, témoignant de la formation d’étoiles, de galaxies et d’amas de galaxies. Les champs gravitationnels de ces objets massifs ont affecté la trajectoire de la lumière du CMB. A gauche, le Big Bang. Les lignes ondulées illustrent la distorsion causée par la matière noire et la matière ordinaire aux galaxies ; À droite, une image de lumière déformée reçue par le télescope cosmique Atacama (ACT). En bas à gauche se trouve la nouvelle carte de la matière noire dessinée par l’équipe ACT, une représentation de toute la matière dans le trajet lumineux du CMB. Les régions oranges montrent où il y a plus de masse ; violet là où il y en a moins. Image de Lucy Reading-Ekanda/Fondation Simmons et collaboration ACT

En utilisant la lumière du fond diffus cosmologique (CMB) comme rétro-éclairage, les scientifiques de la collaboration Atacama Cosmology Telescope (ACT) ont créé une nouvelle carte de la matière noire répartie sur un quart du ciel, s’étendant jusqu’aux profondeurs de l’univers. L’étude confirme la théorie d’Einstein sur la façon dont les structures massives se développent et plient la lumière au cours des 14 milliards d’années de la vie de l’univers.

Les scientifiques ont utilisé le CMB pour tout éclaircir entre nous et le Big Bang. La nouvelle image montre le réseau cosmique invisible de matière noire qui entoure et relie les galaxies.

L’expérience a été initialement proposée en 2003. À cette époque, les scientifiques n’avaient pas encore appris toute l’étendue des informations pouvant être extraites du télescope. Mais grâce à l’ingéniosité des théoriciens à construire de nouveaux instruments pour rendre le télescope plus sensible et aux dernières techniques d’analyse.

Susan Staggs, directrice d’ACT, et Henry D. Wolfe Smith, professeur de physique à l’Université de Princeton, ont déclaré : « C’est un peu comme l’ombrage, mais au lieu d’avoir simplement du noir en silhouette, vous avez des textures et des morceaux de matière noire comme si la lumière passait à travers un rideau de tissu avec beaucoup de nœuds et de bosses. Célèbre image CMB bleu et jaune [from 2003] C’est un instantané de ce à quoi ressemblait l’univers à une époque, il y a environ 13 milliards d’années, et cela nous donne maintenant des informations sur toutes les époques qui se sont écoulées depuis. »

Joe Dunkley, professeur de physique et de sciences astrophysiques qui dirige l’analyse ACT, a déclaré : « C’est tellement excitant de pouvoir voir l’invisible, révélant l’échafaudage de matière noire qui soutient nos galaxies étoilées visibles. »

Pour voir la matière noire invisible, l’équipe de recherche a examiné comment la lumière est courbée par sa propre gravité, seules d’anciennes fenêtres d’épaisseur inégale étirant et courbant ce qui apparaît derrière elles. Ici, un simple motif en damier (à gauche) est déformé par les points violets avant que l’image ne soit capturée par le télescope Atacama Cosmology (à droite), ce qui donne une vue déformée à droite. Les astronomes recherchent ces modèles de distorsion dans la lumière lointaine pour cartographier les distributions de matière noire. Photo de Lucy Reading-Ekanda/Fondation Simmons

Co-auteur Blake Sherwin, Ph.D. 2013. Diplômé de Princeton et professeur de cosmologie à l’Université de Cambridge, où il dirige un grand groupe de chercheurs ACT, a déclaré : Remarquablement, 80% de la masse de l’univers est invisible. En cartographiant la distribution de la matière noire dans le ciel aux plus grandes distances, nos mesures de lentille ACT nous permettent de voir à travers ce monde invisible. « 

Les scientifiques ont étudié comment la gravité des structures massives de matière noire peut déformer le CMB au cours de son voyage de 14 milliards d’années vers la Terre, à l’instar d’anciennes fenêtres froissées qui peuvent plier et déformer ce que nous pouvons voir à travers.

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Matthew Madhavashiril, chercheur postdoctoral 2016-2018 à Princeton et auteur principal de l’un des articles, a déclaré : « Nous avons créé une nouvelle carte de masse en utilisant les distorsions de la lumière laissées par le Big Bang. Remarquablement, elle fournit des mesures montrant que les amas et le taux de croissance de l’univers après 14 milliards d’années d’évolution sont exactement ce que vous attendez de notre norme. modèle de cosmologie basé sur la théorie de la gravité d’Einstein. » .

shewin ajouté, Nos résultats fournissent également de nouvelles informations sur une controverse en cours que certains ont appelée la « crise de la cosmologie ». Cette « crise » découle de mesures récentes qui utilisent une lumière de fond différente émise par les étoiles dans les galaxies plutôt que le rayonnement de fond cosmique. Ces résultats ont donné des résultats. « Ils suggèrent que la matière noire n’était pas assez agglomérée selon le modèle standard de cosmologie et ont fait craindre que ce modèle ne soit brisé. Cependant, les derniers résultats de l’équipe ACT ont évalué avec précision que les amas massifs observés sur cette image sont exactement le bonne taille. »

Frank Ko, auteur principal de l’un des articles, étudiant diplômé à l’Université de Cambridge et ancien chercheur invité à l’Université de Princeton, a déclaré : « Alors que des études antérieures ont mis en évidence des fissures dans le modèle cosmologique standard, nos résultats fournissent une nouvelle confirmation que notre théorie de base de l’univers est valable. »

cerfs Il a ditEt « Le CMB est déjà célèbre pour ses mesures inégalées de l’état primordial de l’univers, donc ces cartes de lentilles, qui décrivent son évolution ultérieure, sont presque un embarras pour les richesses. Au lieu d’une « crise », nous avons l’opportunité extraordinaire d’utiliser ces différents ensembles de données ensemble.

« Notre carte inclut toute la matière noire, remontant au Big Bang, et les autres cartes remontent à environ 9 milliards d’années, ce qui nous donne une couche beaucoup plus proche de nous. Nous pouvons comparer les deux pour en savoir plus sur la croissance des structures dans l’univers. Cela s’avérera très intéressant. Les deux méthodes sur des mesures différentes sont merveilleuses.

Les scientifiques ont soumis une poignée d’articles à The Astrophysical Journal.

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Delphine Perrault

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