اولین نشانه‌های عدسی گرانشی در الگوی قطبیدگی تابش زمینه‌ی کیهانی، روش بسیار دقیق‌تری برای اندازه‌گیری میزان جرم خوشه‌های کهکشانی پیشنهاد مي‌دهد.

اس. راگهوناتان/ دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس و دانشگاه ملبورن.

دانشمندان با اندازه‌گیری میزان پیچش (اعوجاج) ناشی از خوشه‌های کهکشانی در تابش زمینه‌ی کیهانی (CMB) می‌توانند جرم خوشه‌هایی را که میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند تخمین بزنند. این اثر که اصطلاحاً عدسی گرانشی نامیده می‌شود، بزرگ‌ترین اثر را در توزیع دمای CMB دارد، اما سیگنال با دیگر پدیده‌های اخترفیزیکی در پیش‌زمینه آلوده شده است. اکنون یک گروه بین‌المللی از محققات تلسکوپ قطب جنوب (SPT) و مساحی انرژی تاریک (Dark Energy Survey (DES)) روش جایگزینی را معرفی کرده‌اند که به‌جای آن از انحرافات قطبش CMB بهره می‌برد. با اینکه سیگنال‌های این قطبش‌ها بسیار ضعیف است، کمتر تحتِ‌تأثیر پدیده‌های اخترفیزیکی پیش‌زمینه –که عمدتاً غیرقطبیده‌اند- قرار می‌گیرد و امکان استفاده از این سیگنال‌ها با دقت بیشتر و درنتیجه باعث تخمین دقیق‌ترِ جرم خوشه‌های کهکشانی می‌شود.

الگوی قطبیدگی CMB خطی است؛ این قطبیدگی وقتی روی آن حک شد که جهان به‌اندازه کافی سرد شد تا اتم‌های خنثی تشکیل شده و نور آزادانه منتشر شد. نظریه پیش‌بینی می‌کند که این الگو باید با خوشه‌های عظیم کهکشانی که گرانش آنها بر چیدمان دوقطبی در فوتون‌های CMB تأثیر ضعیفی دارد، اصلاح شود. گروه تحقیقاتی برای آشکارسازی این نشانه‌های دوقطبی، سیگنال‌های قطبیدگی CMB را که از نواحی حدود ۱۸۰۰۰ خوشه کهکشانی که در تصاویر اپتیکیِ DES آشکارسازی شده‌ بودند، باهم ترکیب کرد. محققان پس از کم‌کردن تخمینی قطبیدگی زمینه، سیگنالی به‌دست آوردند که آن را با مرتبه اطمینان ۴.۸ سیگما به عدسی گرانشی نسبت دادند، به‌این مفهوم که احتمال بروز شانسی آن کمتر از ۱ در ۶۰۰۰۰۰ است.

اندازه‌گیری‌های جدیدِ به‌دست‌آمده از عدسی‌ها به محققان این امکان را می‌دهد تا تخمین‌های جرم خوشه‌های کهکشانی را با دقت بسیار بیشتری کالیبره کنند. این کالیبراسیون می‌تواند سرنخ‌هایی درباره‌ی رازهای بنیادی جهان ارائه دهد، رازهایی مانند جرم نوترینو و ماهیت انرژی تاریک و ماده‌ی تاریک، که پاسخ به آنها می‌تواند درک چگونگی شکل‌گیری و تحول ساختار جهان کمک کند.

منبع: https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.123.181301

نویسنده: Marric Stephens، نویسنده‌ی علمی آزاد در بریستول،‌انگلیس، است.