U svemiru postoje strukture toliko goleme da obuhvaćaju tisuće galaksija. Upravo njih proučava novo istraživanje znanstvenika sa Sveučilišta u Chicagu, koji su sastavili jedan od najdetaljnijih kataloga galaktičkih jata dosad. Takvi divovski sustavi, koji nastaju djelovanjem gravitacije i tamne tvari, ključni su za razumijevanje načina na koji se svemir formirao, i kako se danas razvija.
Podaci dolaze iz Dark Energy Survey-a, šestogodišnje kampanje promatranja južnog neba provedene s planinskog opservatorija u Čileu pod vodstvom američkog laboratorija Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory). Tim je na temelju milijuna opažanja analizirao raspored i gustoću jata galaksija kako bi provjerio koliko se opaženi svemir poklapa s vodećim kozmološkim modelom, Lambda-CDM modelom. Taj model opisuje svemir kao prostor u kojem prevladavaju tamna energija i tamna tvar, dok “obična” materija čini tek mali udio svega što postoji.
Prijašnja istraživanja sugerirala su da u tom modelu možda postoje pukotine: da je svemir u prošlosti bio izraženije strukturiran nego što teorija predviđa. No novi rezultati pokazuju suprotno, Lambda-CDM i dalje vrlo dobro opisuje stvarnost.
“Naša analiza potvrđuje da Lambda-CDM i dalje ostaje izuzetno točan opis svemira”, rekao je Chun-Hao To sa Sveučilišta u Chicagu, postdoktorski istraživač i stipendist međunarodnog programa Eric i Wendy Schmidt za primjenu umjetne inteligencije u znanstvenim istraživanjima. “Pritom smo pokazali koliko su jata galaksija moćan alat za testiranje temeljnih zakona kozmosa.”
Kozmički giganti i tragovi tamne tvari
Kada se svemir promatra u cjelini, galaksije se ne raspoređuju nasumično. One se grupiraju u veće sustave povezane gravitacijom. Naš lokalni skup, kojem pripada Mliječna staza, sadrži tek pedesetak galaksija, no postoje jata koja okupljaju i po nekoliko tisuća. To ih čini najvećim poznatim strukturama u svemiru.
Takvi sustavi posebno su zanimljivi jer omogućuju proučavanje tamne tvari i tamne energije, dvaju nevidljivih sastojaka koji oblikuju svemir, ali ih izravno ne možemo promatrati. Tamna tvar gravitacijom povezuje galaksije, dok ih tamna energija potiskuje ubrzavajući širenje svemira. Budući da su jata golema, njihova masa pojačava učinke tih sila, pa su idealna za njihovo mjerenje.
Rani pokušaji mapiranja nailazili su na probleme: jata se ponekad preklapaju u vidnom polju teleskopa, što otežava precizne proračune. “Jata galaksija vrlo su osjetljivo mjerilo,” objašnjava Chihway Chang, suautorica studije i izvanredna profesorica na Odsjeku za astronomiju i astrofiziku Sveučilišta u Chicagu. “Ako ih prebrojimo netočno, promijenit ćemo i procjenu količine tamne tvari u svemiru.”
U novoj analizi, Chang i To razvili su pristup koji uzima u obzir sve poznate pristranosti i sustavne pogreške, čime su postigli dosad najpouzdanije rezultate.
Rasprava o “S8 napetosti”
Rezultati su posebno važni jer se odnose na dugotrajnu raspravu poznatu kao “S8 Tension, ili S8 napetost”, jedno od glavnih otvorenih pitanja moderne kozmologije. Parametar S8 opisuje koliko je svemir “zgrudan”, odnosno koliko struktura sadrži. Ranija mjerenja dobivena tehnikom slabog gravitacijskog lećenja dala su nešto nižu vrijednost S8 nego što proizlazi iz opažanja ranog svemira, temeljenih na kozmičkom mikrovalnom pozadinskom zračenju.
Da se ta razlika potvrdila, značilo bi da Lambda-CDM model nije potpun. No nova analiza pokazuje da se vrijednost S8 iz jata galaksija slaže s onom iz ranog svemira, što znači da model i dalje uspješno prolazi testove.
“Ovaj pristup, koji koristi jata galaksija, neovisan je o drugim metodama”, ističe Chang. “Kad različite tehnike daju isti rezultat, to nam ulijeva povjerenje da smo na pravom tragu.”
U nadolazećim godinama istraživači očekuju pravi skok u količini podataka. Novi projekti poput Opservatorija Vera C. Rubin (Legacy Survey of Space and Time) i svemirskog teleskopa Nancy Grace Roman omogućit će mapiranje neviđenog broja galaktičkih jata. Svaka nova karta svemira pružit će još dublji uvid u to kako su nastale najveće kozmičke strukture.
“Drago nam je što smo pokazali da ova metoda otvara novi kut gledanja na svemir”, zaključuje To.
Najnoviji rezultati potvrđuju da se, unatoč godinama rasprava i mogućim neslaganjima, Lambda-CDM model i dalje čvrsto drži kao najbolji opis svemira. No kako novi teleskopi produbljuju pogled u kozmos, a analize postaju sve preciznije, i taj bi model uskoro mogao doći na kušnju. Svemir, kao i uvijek, ne prestaje tražiti nova pitanja ondje gdje smo mislili da već imamo odgovore.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
