Para ilmuwan menemukan “sidik jari” kosmik dari materi gelap misterius

Peneliti Rutgers telah menemukan “sidik jari” unik yang mengungkapkan bagaimana sistem kosmik ini berkembang dan berkembang.

Sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Universitas Rutgers telah menemukan bukti baru tentang bagaimana galaksi tumbuh, menggunakan petunjuk yang tersembunyi di dalam kerangka kerja alam semesta yang tak terlihat dibentuk oleh materi gelap.

Temuan, diterbitkan di Surat Jurnal Astrofisikadidasarkan pada apa yang digambarkan tim sebagai koleksi terbesar dari Lyman-Alpha Emsiters, jenis galaksi khusus. Dengan melacak bagaimana galaksi -galaksi ini berkerumun selama miliaran tahun, para peneliti memperoleh wawasan baru tentang bagaimana galaksi terhubung dengan materi gelap di sekitarnya dan bagaimana mereka berubah seiring bertambahnya usia alam semesta.

“Menganalisis sidik jari ini memberi kita wawasan tentang massa materi gelap di sekitar galaksi,” kata Eric Gawiser, seorang profesor terkemuka di Departemen Fisika dan Astronomi di Sekolah Seni dan Ilmu Rutgers dan penulis penelitian. “Massa materi gelap yang diungkapkan oleh penelitian ini konsisten dengan gagasan bahwa lyman-alpha memancarkan galaksi berevolusi menjadi galaksi saat ini seperti kita Bimasakti. “

Pekerjaan tim memeriksa gambar bidang lebar dari tiga tahap terpisah dari sejarah alam semesta, tidak lama setelah itu Big Bang. Apa yang mereka temukan adalah pola yang jelas, seperti sidik jari yang mengungkapkan di mana materi gelap paling terkonsentrasi.

Perekat Cosmos yang tak terlihat

Materi gelap, zat misterius yang tidak memancarkan cahaya atau energi, tidak dapat dilihat, tetapi membentuk sebagian besar materi di alam semesta, menurut para ilmuwan. Mereka tahu materi gelap ada karena gravitasinya mempengaruhi bagaimana galaksi bergerak dan bagaimana sistem kosmik yang luas ini diatur dalam ruang.

Studi ini, yang dipimpin oleh mahasiswa doktoral Rutgers Dani Herrera, menggunakan data dari ODIN (survei Decam-Degree Decam Insimarbands), yang merupakan proyek astronomi besar yang dirancang untuk menganalisis lebih dari 100.000 galaksi yang memancarkan Lyman-alpha.

Para peneliti fokus pada data yang diambil dari wilayah langit yang dikenal sebagai Survei Evolusi Kosmik dalam bidang Deep (Cosmos), di salah satu survei langit-langit terbesar yang pernah dilakukan. Melihat jauh ke luar angkasa dan ke masa lalu yang jauh, mereka melihat tiga periode waktu, sekitar 2,8 miliar, 2,1 miliar, dan 1,4 miliar tahun setelah Big Bang. Selama periode-periode ini, galaksi pemancar Lyman-Alpha masih muda dan secara aktif membentuk bintang, menjadikannya penanda ideal untuk dipelajari. Mereka juga mengandung gas hidrogen yang memancarkan cahaya khusus, yang memungkinkan para ilmuwan untuk menemukan sejumlah besar dari mereka di alam semesta yang jauh.

“Kami ingin menemukan materi gelap yang gravitasinya mendorong galaksi untuk bergabung dan tumbuh,” kata Herrera. “Memahami di mana itu dan bagaimana ia berevolusi membantu kita memahami bagaimana alam semesta itu sendiri telah berevolusi.”

Materi gelap memainkan peran penting dalam pembentukan galaksi dengan bertindak sebagai “lem” gravitasi yang membantu menarik gas bersama untuk membentuk galaksi, kata Herrera. Massa yang tidak terlihat menciptakan sumur yang dalam di ruang di mana galaksi dapat tumbuh, menggabungkan, dan berevolusi, membentuk struktur skala besar alam semesta.

“Kami menggunakan kejatuhan galaksi ini untuk mengidentifikasi di mana materi gelap paling padat,” kata Gawiser. “Memvisualisasikan bahwa dengan peta kontur, banyak cara peta hiking menunjukkan ketinggian, memungkinkan kita mengamati ‘sidik jari’ materi gelap di alam semesta yang jauh.”

Galaksi Lyman-Alpha yang langka

Satu hasil menonjol. Tiga persen hingga 7% dari daerah padat materi gelap yang mampu menjadi tuan rumah galaksi mengandung galaksi pemancar Lyman-alpha, mereka menemukan. Ini berarti bahwa Lyman-alpha memancarkan galaksi mewakili sebagian kecil galaksi yang terbentuk di mana materi gelap paling padat. Petunjuk persentase rendah bahwa galaksi diamati selama fase berumur pendek, bersinar dalam cahaya Lyman-alpha selama puluhan hingga ratusan juta tahun.

Untuk mengungkap hasil ini, para peneliti menggunakan teknik yang disebut clustering, yang mengukur bagaimana galaksi dikelompokkan dibandingkan dengan distribusi acak. Mereka menghitung fungsi korelasi sudut, metode penghitungan pasangan galaksi.

Penelitian ini, kata para ilmuwan, tidak hanya memperdalam pemahaman tentang evolusi galaksi tetapi juga membantu para ilmuwan memperbaiki model struktur alam semesta. Ketika survei Odin berlanjut, studi di masa depan akan berkembang ke lebih banyak galaksi, menawarkan pandangan yang lebih lengkap tentang jaring kosmik, kata mereka.

“Meskipun tidak terlihat oleh teleskop kita, materi gelap membentuk alam semesta melalui interaksi dengan bahan yang terlihat,” kata Gawiser. “Sementara beberapa orang mencoba memahami apa itu, yang lain, seperti tim peneliti ini, mencoba memahami di mana itu dan apa yang tersirat tentang evolusi alam semesta.”

Reference: “ODIN: Clustering Analysis of 14,000 Lyα-emitting Galaxies at z = 2.4, 3.1, and 4.5” by Danisbel Herrera, Eric Gawiser, Barbara Benda, Nicole M. Firestone, Vandana Ramakrishnan, Byeongha Moon, Kyoung-Soo Lee, Changbom Park, Francisco Valdes, Yujin Yang, María Celeste Artale, Robin Ciardullo, Caryl Gronwall, Lucia Guaita, Ho Seong Hwang, Jacob Kennedy, Ankit Kumar dan Ann Zabludoff, 28 Juli 2025, Surat Jurnal Astrofisika.
Dua: 10.3847/2041-8213/ADE82

Pendanaan: Yayasan Sains Nasional AS, Yayasan Penelitian Nasional Korea

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
Ikuti kami di google, temukan, dan berita.