Sebuah tim peneliti internasional telah menganalisis data dari 41 juta galaksi untuk memperkirakan distribusi materi di alam semesta. Data mengkonfirmasi model yang sudah lama ada – sangat mengejutkan tim.
Survei Degree-Degree (anak-anak) telah mengamati sebagian besar langit selatan selama delapan tahun untuk mendapatkan wawasan baru yang berharga ke dalam distribusi materi di alam semesta. Pada 18 Maret 2025, kumpulan data akhir “Kids-Legacy” diterbitkan di bawah kepemimpinan para peneliti dari Bochum, Leiden, Edinburgh, Newcastle, dan London. Analisis anak -anak sebelumnya telah meragukan model standar kosmologi: data telah menyarankan distribusi materi yang lebih seragam daripada yang diprediksi model standar berdasarkan pengukuran dari satelit Planck. Namun, setelah menganalisis kumpulan data anak -anak yang sekarang lengkap dengan metode yang lebih baik dan data kalibrasi, hasilnya konsisten dengan model standar, yang menjelaskan bagaimana alam semesta dan struktur dalam berevolusi selama waktu kosmik.
“Kami sangat berhati-hati untuk mengoptimalkan semua bagian analisis kami, yang merupakan proses yang memakan waktu,” kata Dr. Angus Wright dari Ruhr University Bochum. “Fakta bahwa hasilnya sekarang sangat menyimpang dari analisis kami sebelumnya datang sebagai kejutan – tetapi kami dapat mengidentifikasi alasan di balik perubahan ini.” Evaluasi akhir dijelaskan dalam lima publikasi yang telah dipublikasikan atau diserahkan untuk publikasi dalam jurnal “Astronomi & Astrofisika”. Semua makalah dapat diakses melalui server dokumen ARXIV sejak 26 Maret 2025.
Menentukan distribusi materi dengan lensing gravitasi
Ada berbagai metode untuk menentukan kepadatan dan struktur materi. Tim anak -anak menggunakan lensa gravitasi dalam hal ini: objek besar membelokkan cahaya dari galaksi yang jauh sehingga galaksi ini muncul dalam bentuk yang terdistorsi dan di tempat yang berbeda dari yang sebenarnya ketika dilihat dari Bumi. Ahli kosmologi dapat menggunakan distorsi ini untuk memperkirakan massa objek yang membelokkan dan, pada akhirnya, massa total alam semesta. “Keuntungan utama dibandingkan metode lain adalah lensing gravitasi juga dapat digunakan untuk mendeteksi materi gelap yang dominan dan membuatnya terlihat, jadi untuk berbicara,” jelas Dr. Robert Reischke dari University of Bonn.
Untuk tujuan ini, para peneliti perlu mengetahui jumlah seperti jarak antara sumber cahaya, objek yang membelokkan dan pengamat. Para peneliti memanfaatkan pergeseran merah untuk menghitung faktor -faktor ini; Redshift menggambarkan efek di mana cahaya bergeser lebih dan lebih ke panjang gelombang yang lebih panjang saat bergerak dari galaksi yang lebih jauh melalui alam semesta yang meluas sebelum mencapai Bumi.
Gambar 41 juta galaksi yang diambil dengan teleskop survei teleskop yang sangat besar dimasukkan dalam analisis. Data anak -anak mencakup area seluas 1.347 derajat langit persegi, yaitu, hampir sepuluh persen langit di mana kita dapat melihat melewati galaksi kita sendiri.
Menghitung jarak galaksi berdasarkan pergeseran merah
Untuk menentukan pergeseran merah dari sejumlah besar galaksi, tim menggunakan metode fotometrik: para peneliti mengambil sembilan gambar dari setiap galaksi pada panjang gelombang yang berbeda dan menentukan kecerahan galaksi di setiap gambar; Dari sini mereka dapat menyimpulkan pergeseran merah. Redshift dapat diukur lebih tepat dengan spektroskopi, tetapi akan terlalu memakan waktu untuk menerapkan metode itu pada jutaan galaksi yang lemah.
Namun, untuk beberapa galaksi, data spektroskopi dan fotometrik tersedia, sehingga tim anak -anak dapat mengkalibrasi pengukuran fotometrik pergeseran merah dengan data spektroskopi yang tepat ini. Sementara analisis sebelumnya Kids-1000 menggunakan data spektroskopi dari sekitar 25.000 galaksi untuk kalibrasi, data dari sebanyak 126.000 galaksi tersedia untuk anak-anak-legacy. Selain itu, para peneliti menggunakan metode yang dioptimalkan dan simulasi komputer baru untuk analisis untuk mengurangi ketidakpastian sistematis dalam set data akhir.
Mengikuti evaluasi yang dioptimalkan, tim dapat memasukkan galaksi yang lebih jauh dalam analisis akhir daripada yang sebelumnya. Sementara anak-anak-1000 terbatas pada galaksi dengan jarak maksimum 8,5 miliar tahun cahaya, anak-anak-legacy sekarang dapat mengamati galaksi 10,4 miliar tahun cahaya.
Analisis buta untuk memastikan hasil yang tidak memihak
Di bidang kosmologi, adalah praktik umum untuk mengevaluasi set data secara membabi buta untuk menghindari bias apa pun karena analisis sebelumnya atau hipotesis pribadi. Sebelum memulai analisis, para peneliti mengirim katalog semua galaksi ke pihak ketiga, yang mengubah parameter tertentu untuk setiap galaksi, menghasilkan tiga varian set data: satu dengan nilai yang diukur nyata dan dua dengan nilai yang sedikit berbeda. Para peneliti yang menganalisis kumpulan data tidak tahu mana yang merupakan data nyata. Mereka melakukan analisis mereka dengan semua set data dan hanya kemudian mempelajari hasil mana yang benar. Setelah langkah ini selesai, metode analisis tidak lagi diubah.
Tim anak -anak terkejut
Menurut data anak-anak-lega, masalah di ruang angkasa didistribusikan agak lebih tidak merata daripada anak-anak-1000 yang diungkapkan. “Banyak tes konsistensi internal data menunjukkan bahwa analisis akhir ini secara signifikan lebih kuat daripada penelitian sebelumnya,” kata Dr. Benjamin Stölzner dari Ruhr University Bochum. Tim juga membandingkan hasil baru dengan survei lainnya. Analisis anak -anak sebelumnya telah menunjukkan perbedaan dengan survei Planck, yang memperkirakan kepadatan materi berdasarkan latar belakang gelombang mikro kosmik, radiasi yang dipancarkan tak lama setelah Big Bang dan masih dapat diukur hari ini.
“Perbedaan dalam kumpulan data anak -anak kami telah menyebabkan kegemparan dalam komunitas penelitian dalam beberapa tahun terakhir,” jelas Profesor Hendrik Hildebrandt dari Ruhr University Bochum dan koordinator tim anak -anak. “Ironisnya, kami sekarang menyelesaikan perbedaan ini sendiri. Yang mengejutkan kami, data anak-anak tidak mengandung bukti untuk menyarankan kesalahan dalam model standar kosmologi.” Para peneliti menjelaskan bagaimana perbedaan dalam berbagai analisis anak -anak muncul dalam publikasi saat ini.
Angus Wright et al.: Rilis data kelima dari Survei Gelar Kilo: Multi-Epoch Optical/NIR Imaging yang mencakup bidang kalibrasi yang luas dan warisan, dalam: Astronomi & Astrofisika, 2024, doi: 10.1051/0004-6361/202346730, https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/06/aa46730-23/aa46730-23.html
Robert Reischke et al.: Anak-anak-LEGACY: Validasi kovarians dan kerangka kerja onecovariance terpadu untuk proyeksi struktur skala besar yang dapat diamati, penurunan kertas: https://arxiv.org/abs/2410.06962
Benjamin Stölzner et al.: Anak-anak-legacy: konsistensi pengukuran geser kosmik dan
Kendala Kosmologis Gabungan dengan Probe Eksternal, Unduh Kertas di ARXIV: https://arxiv.org/abs/2503.19442
Angus Wright et al.: Anak-anak-legacy: distribusi pergeseran merah dan kalibrasi mereka, unduhan kertas di arxiv: https://arxiv.org/abs/2503.19440
Angus Wright et al.: Anak-anak-legasi: kendala kosmologis dari geser kosmik dengan survei kilo-degree lengkap, unduhan kertas di arxiv: https://arxiv.org/abs/2503.19441
