Một trong những câu hỏi cấp bách nhất trong vũ trụ học là: "Có bao nhiêu vật chất trong vũ trụ?" Một nhóm các nhà khoa học quốc tế hiện đã thành công trong việc đo tổng lượng vật chất lần thứ hai. Nhóm nghiên cứu báo cáo trên Tạp chí Vật lý thiên văn rằng họ xác định rằng vật chất chiếm 31% tổng lượng vật chất và năng lượng trong vũ trụ, với năng lượng tối chiếm phần còn lại.
Tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Mohamed Abdullah, nhà nghiên cứu tại Viện Thiên văn và Địa vật lý Quốc gia Ai Cập tại Đại học Chiba ở Nhật Bản, giải thích: "Các nhà vũ trụ học tin rằng chỉ có khoảng 20% tổng số vật chất được tạo thành từ vật chất thông thường hay vật chất 'baryonic', bao gồm các ngôi sao, thiên hà, nguyên tử và sự sống." Khoảng 80% được tạo thành từ vật chất tối, những đặc tính bí ẩn của chúng vẫn chưa rõ ràng, nhưng có thể bao gồm một số hạt hạ nguyên tử chưa được khám phá. (xem hình). Gillian Wilson, giáo sư vật lý và phó hiệu trưởng cho biết: "
" Nhóm đã sử dụng một kỹ thuật đã được chứng minh rõ ràng để xác định tổng lượng vật chất trong vũ trụ bằng cách so sánh số lượng và khối lượng của các cụm thiên hà được quan sát trên một đơn vị thể tích với các dự đoán từ mô phỏng số. cho nghiên cứu, đổi mới và phát triển kinh tế tại UC Merced. AGPH54
Anatoly Klypin của Đại học Virginia cho biết: “Tỷ lệ tổng vật chất trong vũ trụ càng cao thì càng hình thành nhiều cụm sao. Nhưng việc đo chính xác khối lượng của bất kỳ cụm thiên hà nào cũng khó khăn vì phần lớn vật chất là vật chất tối mà chúng ta không thể nhìn thấy trực tiếp bằng kính thiên văn. "
Để khắc phục khó khăn này, nhóm nghiên cứu đã phải sử dụng công cụ theo dõi gián tiếp khối lượng của các cụm thiên hà. Họ dựa vào thực tế là các cụm sao có khối lượng lớn hơn thì chứa nhiều thiên hà hơn các thiên hà có khối lượng nhỏ hơn (mối quan hệ làm giàu khối lượng: MRR). Vì các thiên hà bao gồm các ngôi sao phát sáng nên số lượng thiên hà trong mỗi cụm có thể được sử dụng để gián tiếp xác định tổng khối lượng của nó. Bằng cách đo số lượng thiên hà trong mỗi cụm trong Trong mẫu quan sát Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan, nhóm nghiên cứu có thể ước tính tổng khối lượng của từng cụm. Sau đó, họ so sánh số lượng và khối lượng quan sát được của cụm trên một đơn vị thể tích với những dự đoán bằng mô phỏng số. Sự phù hợp nhất giữa các quan sát 2
và kết quả mô phỏng là vũ trụ bao gồm 31% tổng vật chất, điều này rất phù hợp với các quan sát Nền vi sóng vũ trụ (CMB) của vệ tinh Planck. AGPH66Xác minh và Công nghệ
Tomoaki Ishiyama của Đại học Chiba cho biết: "Lần đầu tiên chúng tôi đã đo thành công mật độ vật chất bằng MRR, kết quả này rất phù hợp với kết quả mà nhóm Planck thu được bằng phương pháp CMB. Công trình này chứng minh thêm rằng độ phong phú của cụm là một kỹ thuật cạnh tranh để hạn chế các thông số vũ trụ và bổ sung cho các kỹ thuật không thuộc cụm như dị hướng CMB, dao động âm thanh baryon, siêu tân tinh loại Ia hoặc thấu kính hấp dẫn. "
Nhóm nghiên cứu tin rằng kết quả của họ là kết quả đầu tiên sử dụng thành công quang phổ học – một kỹ thuật tách bức xạ thành các dải riêng lẻ hoặc màu sắc của quang phổ – để xác định chính xác khoảng cách đến từng cụm và các thiên hà thành viên thực sự bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn với cụm, chứ không phải là các yếu tố phân tán nền hoặc tiền cảnh dọc theo đường ngắm. Các nghiên cứu trước đây cố gắng sử dụng kỹ thuật MRR dựa vào các kỹ thuật hình ảnh thô sơ và kém chính xác hơn nhiều, chẳng hạn như sử dụng ảnh bầu trời được chụp ở các bước sóng nhất định, để xác định khoảng cách của mỗi cụm đến các thiên hà thành viên thực sự của nó.
Kết luận và các ứng dụng trong tương lai
Bài báo này đăng trên Tạp chí Vật lý thiên văn vào ngày 13 tháng 9 không chỉ chứng minh rằng công nghệ MRR là một công cụ mạnh mẽ để xác định các tham số vũ trụ, mà còn giải thích cách áp dụng nó cho các tập dữ liệu mới thu được từ các tập dữ liệu lớn, trường rộng và khảo sát hình ảnh trường sâu và quang phổ thiên hà chẳng hạn như các khảo sát được thực hiện bởi Kính viễn vọng Subaru, Khảo sát Năng lượng Tối, Máy quang phổ Năng lượng Tối, Kính viễn vọng Euclid, Kính thiên văn eROSITA và Kính viễn vọng Không gian James Webb.