A galaxisok és a rejtőzködő sötét anyag
A JWST segítségével a kutatók most a kozmikus fejlődési mező (COSMOS) egyik fotóján térképezték fel a sötét anyag „szellemvonalait”. Így jött létre a világ eddigi legpontosabb, legrészletesebb sötétanyag-térképe, amely olyan részleteket tár fel, amelyeket korábban elképzelni sem tudtunk. A tudósok remélik, hogy ennek segítségével jobban megérthetik, hogyan támaszkodnak a galaxisok erre a láthatatlan gerincre. Diana Scognamiglio, a NASA JPL ösztöndíjasa egyenesen úgy fogalmazott: a sötétanyag-térképpel végigkövethetjük a világegyetem hátgerincét.
Hogyan térképezték fel a láthatatlant?
Csak első látásra tűnik egyszerűnek, hogyan készül egy galaxisfotó: valójában minden fényrészecske útja az űrben a sötét anyagon át kanyarog a JWST-ig. Az ilyen közeg a téridőt lencséhez hasonlóan görbíti – ez a gyenge gravitációs lencsehatás. Bár az emberi szemmel észrevehetetlen, a JWST felvételeiben leírhatók és visszafejthetők ezek a torzulások. A képeken rögzített torzulások segítségével épp a láthatatlant térképezik fel: a sötét anyagot.
Hosszú ideig kételkedtek abban, hogy ezek a minimális, mindössze 1%-os torzulások egyáltalán mérhetők-e. Ám az áttörést a gyenge gravitációs lencsézés elemzésének bevezetése hozta el, és mára ez a módszer a sötét anyag feltérképezésének alapja lett. A COSMOS mező korábbi sötétanyag-térképét még a Hubble űrtávcső adataiból készítették, de a JWST hatalmas ugrást jelent: jóval több galaxist tud vizsgálni, sokkal részletesebben.
Az időutazás a térképen
A JWST érzékenyebb műszerei fényt képesek begyűjteni akár 10–11 milliárd évvel ezelőtti galaxisokból is – vagyis a „kozmikus dél” idejéből, amikor a világegyetem a leghosszabb ideig és legintenzívebben gyártotta a csillagokat és galaxisokat. A mostani sötétanyag-térkép egészen apró foltokat, koncentrációkat is azonosít: jóval részletesebbek ezek, mint amit a Hubble valaha is mutatott, noha a vizsgált égterület csupán kétszerese a telihold látszólagos méretének. Ezek a foltok feltehetően ifjú galaxishalmazokat rejtenek, így a tudósok egyedülálló lehetőséget kaptak arra, hogy megfejtsék: milyen szerepet játszott a sötét anyag a kozmikus dél idején, és hogyan alakult át a világegyetem szerkezete később.
A következő cél: felmérni a feltérképezett struktúrák távolságát, és ezzel háromdimenzióssá, dinamikussá tenni a sötétanyag-térképet.
A láthatatlan végre látható
Ennek ellenére a JWST friss térképe már most is közelebb hozza az univerzum legrejtettebb formáló erejét. Korábban csak számítógépes szimulációk léteztek, a mostani térkép viszont végre megragadhatóvá teszi, amit eddig csak sejtettünk. A gyenge lencsézés lehetővé teszi, hogy az emberi szem számára is „láthatóvá” váljon az, ami valójában láthatatlan.
Idővel más űr- és földi teleszkópok – például a már pályán lévő Európai Űrügynökség Euclid műholdja vagy a NASA idén induló Nancy Grace Roman teleszkópja – tovább bővítik majd a sötétanyag-térképeket, bár kevésbé részletesen. A földi Vera C. Rubin Obszervatórium és a Dark Energy Survey is a gyenge lencsézést hasznosítja, hogy feltárja a világegyetem tágulását.
Egy generációval a Hubble úttörő sötétanyag-térképe után a mai kutatók továbbviszik az örökséget – talán húsz év múlva a következő nemzedék ennél is részletesebb, dinamikusabb térképet fog alkotni.
