Mapowanie ciemnej materii we wszechświecie
Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć ubiegłego wieku był fakt, że zwykła materia stanowi zaledwie 5% masy wszechświata. Mimo że astronomom nie udało się jeszcze bezpośrednio zaobserwować ciemnej materii, są oni pewni jej istnienia, którego dowodzi efekt grawitacyjny wywierany przez nią na galaktyki. Stworzenie mapy rozkładu ciemnej materii może pomóc znaleźć odpowiedzi na fundamentalne pytania dotyczące modelu grawitacji stojącego za powstawaniem galaktyk lub grup galaktyk, ogólnej teorii względności Einsteina, właściwości mikroskopowych ciemnej materii oraz wpływu sprzężenia barionowego. Niestety w obecnych badaniach numerycznych nad wpływem ciemnej materii na wielkoskalowe struktury nadmiernie upraszcza się obliczenia szacunkowe, przez co badacze nie są w stanie wychwycić subtelnych różnic między modelami formowania się struktur. Naukowcy biorący udział w finansowanym z funduszy UE projekcie WEBMAP (Mapping the dark web of the cosmos) pomogli pokonać ten problem, opracowując nowe techniki i narzędzia wykorzystujące dane morfologiczne pochodzące z map obserwacji nieba. Zespół stworzył oparty na algorytmach wizualizacji komputerowej program do analizy cech 2D map ciemnej materii. Poprzez wyodrębnienie z danych obrazu nawet 3000 unikalnych deskryptorów obrazu algorytmy pozwoliły badaczom dokonać klasyfikacji map ciemnej materii nieznanego pochodzenia. Ponieważ rozkładu ciemnej materii nie da się zaobserwować bezpośrednio, uczestnicy projektu WEBMAP opracowali dodatkowe narzędzie do tworzenia map tego rozkładu na podstawie dostępnych danych obserwacyjnych z użyciem technik mapowania masowego. Oprócz danych obserwacyjnych wykorzystano dane numeryczne. Jako pierwszy analizie poddano zbiór danych z przeglądu CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble). Zbiór ten zawiera informacje o długościach fal emitowanych przez 25 gromad galaktyk zmierzonych przez teleskop kosmiczny Hubble'a w celu stworzenia mapy największych ograniczonych grawitacyjnie systemów obserwowanego wszechświata. Wykorzystując techniki mapowana masowego, naukowcy opracowali mapy masy w różnych rozdzielczościach oraz – jako pierwsi na świecie – przeanalizowali szereg obrazów supernowej wykonanych metodą soczewkowania grawitacyjnego. Stworzenie map rozkładu ciemnej materii dostarczy nowych informacji na temat natury ciemnej materii i zbliży badaczy do znalezienia odpowiedni na najważniejsze pytania z zakresu kosmologii. Wyniki projektu zostały opublikowane w 19 recenzowanych czasopismach naukowych, 2 notatkach prasowych i felietonie.
Słowa kluczowe
Ciemna materia, gromady galaktyk, rozkład ciemnej materii, WEBMAP, mapowanie masy
