Σκοτεινή ύλη.

[Δροσος Γεωργιος]

Το φαινόμενο Migdal στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης.

Το 1939 ο Σοβιετικός φυσικός Arkady Migdal προέβλεψε θεωρητικά ότι, αν ο πυρήνας ενός ατόμου υποστεί μια απότομη μεταβολή είτε κατά την διάρκεια μιας πυρηνικής αντίδρασης είτε κατά την ραδιενεργό διάσπαση άλφα ή βήτα, τότε το άτομο μπορεί να ιονιστεί, δηλαδή να εκπέμψει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια. Αυτό είναι το επονομαζόμενο φαινόμενο Migdal: τα ατομικά ηλεκτρόνια δεν προλαβαίνουν να προσαρμοστούν ακαριαία στο νέο δυναμικό εξαιτίας της μεταβολής ενέργειας ή και του ηλεκτρικού φορτίου του πυρήνα, με αποτέλεσμα τον ιονισμό του ατόμου. Το φαινόμενο Migdal στο παρελθόν είχε παρατηρηθεί και μελετηθεί πειραματικά κατά την διάσπαση άλφα και βήτα(*).Τώρα σε μια πρόσφατη δημοσίευση στο περιoδικο Nature επιβεβαιώνεται με υψηλή στατιστική ακρίβεια και η άμεση παρατήρηση του φαινομένου Migdal που προκαλείται όταν ένας πυρήνας βομβαρδίζεται με νετρόνια. Για σχεδόν εννέα δεκαετίες, αυτή η διαδικασία «εκτίναξης ηλεκτρονίων» παρέμενε σχεδόν θεωρητική, αφού τα πειράματα με νετρόνια έδειχναν αμυδρά σήματα. Οι άμεσες αποδείξεις ήταν ασαφείς δεδομένου ότι το φαινόμενο Migdal καλύπτονταν από το ενοχλητικό υπόβαθρο που συνήθως παράγεται στα πειράματα με δέσμες νετρονίων.

Το νέο πείραμα

Για να καταγράψει το φαινόμενο Migdal, μια κινεζική ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια εξειδικευμένη «ατομική κάμερα» – έναν ανιχνευτή αερίου υψηλής ακρίβειας. Η διάταξη είναι αρκετά ευαίσθητη ώστε να παρακολουθεί την τροχιά του ανακρουόμενου πυρήνα και του εκτοξευόμενου ηλεκτρονίου.Βομβαρδίζοντας μόρια αερίου με νετρόνια και αναλύοντας περισσότερα από 800.000 υποψήφια συμβάντα, η ομάδα εντόπισε έξι σαφή σήματα. Κάθε ένα από αυτά εμφάνιζε την καθοριστική υπογραφή του φαινομένου Migdal: δύο σωματιδιακές τροχιές – μία από την ανάκρουση του πυρήνα και μία από το εκτοξευόμενο ηλεκτρόνιο – που αναδύονταν ακριβώς στο ίδιο σημείο. Η στατιστική βεβαιότητα της ανακάλυψης έφτασε στο όριο των πέντε σίγμα – 5σ σημαίνει ότι η πιθανότητα η μέτρηση να είναι τυχαία είναι μόνο 1 στα 3,5 εκατομμύρια.

Επιπτώσεις για την έρευνα της σκοτεινής ύλης

Για δεκαετίες, η αναζήτηση της σκοτεινής ύλης έχει επικεντρωθεί στα υποθετικά σωματίδια που ονομάζονται WIMPs, ή αλλιώς ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια με μάζα. Αλλά μετά από μεγάλα πειράματα όπως το PandaX της Κίνας και το XENON της Ιταλίας που δεν βρήκαν στοιχεία για αυτούς τους βαρείς υποψηφίους, η επιστημονική προσοχή έχει επεκταθεί και προς την ελαφριά σκοτεινή ύλη – σωματίδια που είναι πολύ ελαφρύτερα και ακόμη πιο δύσκολο να ανιχνευθούν.Η πρόκληση βρίσκεται στο γεγονός ότι όταν ένα τόσο ελαφρύ σωματίδιο χτυπά έναν ατομικό πυρήνα, η ανάκρουση του πυρήνα είναι πολύ μικρή για να την καταγράψουν οι συμβατικοί αισθητήρες. Και εδώ είναι που μπαίνει το φαινόμενο Migdal. Όταν πραγματοποιηθεί το φαινόμενο Migdal, εκτοξεύεται ένα ηλεκτρόνιο την ενέργεια του οποίου μπορεί θεωρητικά να συλλάβει ο νέος ανιχνευτής. Ένας κατά τα άλλα ανεπαίσθητος κραδασμός χαμηλής ενέργειας μετατρέπεται σε μετρήσιμο ηλεκτρονικό σήμα.

Έτσι, η εφαρμογή ενός παλιού πυρηνικού φαινομένου (Migdal) ανοίγει τον δρόμο στην πιθανή ανίχνευση σκοτεινής ύλης.

(*) Tα ηλεκτρόνια του φαινομένου Migdal δεν πρέπει να συγχέονται με τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται στα δύο από τα τρία είδη διάσπασης β–:
1) όταν στον πυρήνα του ατόμου ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο:  εκπέμπονται ένα ηλεκτρόνιο και ένα ένα αντινετρίνο.
2) όταν συμβαίνει η αρπαγή ενός ηλεκτρονίου (συνήθως της στιβάδας Κ) από τον πυρήνα (Electron Capture), ένα πρωτόνιο του πυρήνα μετατρέπεται σε νετρόνιο:  και εκπέμπεται ένα νετρίνο. Στη συνέχεια εκπέμπεται φωτόνιο Χ ή ηλεκτρόνιο Auger εξαιτίας του κενού που αφήνει η αρπαγή του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα.
Όμως το γεγονός ότι και στις δυο περιπτώσεις ο πυρήνας υφίσταται απότομη μεταβολή σε ορμή και ηλεκτρικό φορτίο προκαλείται και το φαινόμενο Migdal: τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα δεν προλαβαίνουν να προσαρμοστούν ακαριαία στο νέο δυναμικό, με αποτέλεσμα επιπλέον διέγερση ή ιονισμό του ατόμου.

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: First direct evidence of Migdal effect opens new path for dark matter search – https://phys.org/news/2026-01-evidence-migdal-effect-path-dark.html

[Δροσος Γεωργιος]

Η σκοτεινή ύλη και τα νετρίνα αλληλεπιδρούν και οι επιστήμονες μιλούν για «θεμελιώδη ανακάλυψη»

Αν το φαινόμενο είναι υπαρκτό αλλάζουν όσα πιστεύαμε για την εξέλιξη του Σύμπαντος.

Δύο από τα πιο μυστηριώδη σωματίδια του Σύμπαντος ενδέχεται να συγκρούονται αόρατα σε ολόκληρο το Σύμπαν μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να λύσει ένα από τα μεγαλύτερα και πιο επίμονα προβλήματα του καθιερωμένου μοντέλου της κοσμολογίας. Αυτά τα δύο αινιγματικά κοσμικά συστατικά — η σκοτεινή ύλη και τα νετρίνα (ή «σωματίδια-φαντάσματα») υπάρχουν παντού στο Σύμπαν ωστόσο παραμένουν ελάχιστα κατανοητά.Με δημοσίευση τους στην επιθεώρηση «Nature Astronomy» μια διεθνής ομάδα ερευνητών βρήκε ενδείξεις ότι η σκοτεινή ύλη και τα νετρίνα μπορεί να συγκρούονται μεταξύ τους μεταφέροντας ορμή κατά τη διαδικασία. Αυτή η απροσδόκητη αλληλεπίδραση θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγηθεί γιατί το Σύμπαν έχει λιγότερες πυκνές περιοχές, όπως γαλαξίες, από όσες προβλέπεται θεωρητικά.

Σκοτεινή ύλη και νετρίνα: Ένα άλυτο αίνιγμα

Η σκοτεινή ύλη είναι η μυστηριώδης, αόρατη ουσία που αποτελεί περίπου το 85% της ύλης στο Σύμπαν. Όπως υποδηλώνει και το όνομά της δεν εκπέμπει φως επομένως η ύπαρξή της έχει καταγραφεί μόνο έμμεσα, μέσω της βαρυτικής της επίδρασης που παρατηρείται σε κοσμολογικές μετρήσεις.Τα νετρίνα είναι υποατομικά σωματίδια με απειροελάχιστη μάζα και χωρίς ηλεκτρικό φορτίο γεγονός που τα κάνει να αλληλεπιδρούν εξαιρετικά σπάνια με άλλα σωματίδια. Παράγονται σε μεγάλες ποσότητες από πυρηνικές διεργασίες όπως η πυρηνική σύντηξη στα άστρα και οι εκρήξεις υπερκαινοφανών (σουπερνόβα).Κάθε δευτερόλεπτο περίπου 100 δισεκατομμύρια νετρίνα περνούν από κάθε τετραγωνικό εκατοστό του ανθρώπινου σώματος. Σύμφωνα όμως με το κοσμολογικό μοντέλο, γνωστό ως μοντέλο Λάμδα–Ψυχρής Σκοτεινής Ύλης (ΛCDM), η σκοτεινή ύλη και τα νετρίνα δεν θα έπρεπε να αλληλεπιδρούν. Το μοντέλο αυτό αποτελεί τη βάση για την κατανόηση της μεγάλης κλίμακας δομής του Σύμπαντος.

Ένα κοσμολογικό παράδοξο

Ωστόσο η νέα μελέτη προσφέρει ενδείξεις ότι η σκοτεινή ύλη και τα νετρίνα ίσως τελικά αλληλεπιδρούν όπως έχουν προτείνει ορισμένοι ερευνητές τα τελευταία 20 χρόνια. Αν πράγματι συγκρούονται και ανταλλάσσουν ορμή αυτό θα απαιτούσε επανεξέταση του μοντέλου ΛCDM. Τέτοιες συγκρούσεις θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν την αποκαλούμενη «ένταση S8», δηλαδή τη διαφορά ανάμεσα στη θεωρητικά αναμενόμενη και την πραγματικά παρατηρούμενη συμπαγικότητα του Σύμπαντος.«Αυτή η ένταση δεν σημαίνει ότι το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο είναι λάθος αλλά ίσως ότι είναι ελλιπές» εξήγησε η Ελεονόρα Ντι Βαλεντίνο συν-συγγραφέας της μελέτης και ανώτερη ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ. «Η μελέτη μας δείχνει ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ σκοτεινής ύλης και νετρίνων θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση αυτής της διαφοράς προσφέροντας νέα εικόνα για το πώς σχηματίστηκαν οι δομές στο Σύμπαν».Η απόκλιση προκύπτει από το γεγονός ότι το σημερινό Σύμπαν φαίνεται λιγότερο πυκνό απ’ όσο προβλέπεται από τις παρατηρήσεις της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB) αυτού δηλαδή που θεωρείται το πρώτο φως του Σύμπαντος και εκπέμφθηκε όταν αυτό ήταν μόλις 380,000 ετών.«Η διατύπωση ότι οι κοσμικές δομές είναι ‘λιγότερο συμπαγής’ πρέπει να γίνεται κατανοητή με στατιστική έννοια και όχι ως αλλαγή στην εμφάνιση μεμονωμένων γαλαξιών ή σμηνών. Αναφέρεται σε μειωμένη αποδοτικότητα στην ανάπτυξη των κοσμικών δομών με την πάροδο του χρόνου» δήλωσε ο Ουίλιαμ Γκιαρέ συν-συγγραφέας της μελέτης και κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης.

Συνδυάζοντας πολλαπλές ενδείξεις

Οι ερευνητές προσπάθησαν να ενοποιήσουν στοιχεία από τις διακυμάνσεις ενέργειας και πυκνότητας στην CMB, από τις βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις (BAO) — κύματα πίεσης που «πάγωσαν» από τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος — και από πιο πρόσφατες παρατηρήσεις της μεγάλης κλίμακας δομής του σύμπαντος.Τα δεδομένα του πρώιμου Σύμπαντος προήλθαν από το Atacama Cosmology Telescope στη Χιλή και από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος. Τα δεδομένα του μεταγενέστερου σύμπαντος προήλθαν από το τηλεσκόπιο Victor M. Blanco στη Χιλή και από το Sloan Digital Sky Survey, ένα εικοσαετές πρόγραμμα χαρτογράφησης εκατομμυρίων γαλαξιών σε περισσότερα από 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός.Επιπλέον, ενσωματώθηκαν δεδομένα κοσμικής διάτμησης (από το Dark Energy Survey, δηλαδή παραμορφώσεις μακρινών ουράνιων αντικειμένων λόγω ασθενούς βαρυτικής φακοποίησης, όταν μαζικές δομές καμπυλώνουν τον χωροχρόνο. Όταν οι ερευνητές συνδύασαν όλα αυτά τα δεδομένα και μοντελοποίησαν την εξέλιξη του Σύμπαντος λαμβάνοντας υπόψη συγκρούσεις μεταξύ σκοτεινής ύλης και νετρίνων, οι προσομοιώσεις παρήγαγαν ένα σύμπαν που συμφωνεί καλύτερα με τις πραγματικές παρατηρήσεις.

Προσοχή αλλά και αισιοδοξία

Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, απαιτείται προσοχή: η ένδειξη αλληλεπίδρασης έχει στατιστική βεβαιότητα 3 σίγμα, που σημαίνει ότι υπάρχει πιθανότητα 0,3% να οφείλεται σε τυχαίο σφάλμα. Αν και δεν φτάνει το «χρυσό πρότυπο» των 5 σίγμα, είναι αρκετά σημαντική ώστε να δικαιολογεί περαιτέρω έρευνα.«Η τελική ετυμηγορία θα προέλθει από μελλοντικές μεγάλης κλίμακας αστρονομικές έρευνες, όπως εκείνες του Παρατηρητηρίου Vera C. Rubin, και από πιο ακριβή θεωρητική εργασία. Αυτά θα μας επιτρέψουν να διαπιστώσουμε αν βρισκόμαστε μπροστά σε μια νέα ανακάλυψη στον “σκοτεινό τομέα” ή αν τα κοσμολογικά μας μοντέλα χρειάζονται περαιτέρω προσαρμογές. Σε κάθε περίπτωση, πλησιάζουμε περισσότερο στη λύση του μυστηρίου της σκοτεινής ύλης» δήλωσε ο Σεμπάστιαν Τοζανόφσκι, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2062650/i-skoteini-yli-kai-ta-netrina-allilepidroyn-kai-oi-epistimones-miloyn-gia-themeliodi-anakalypsi/

[Δροσος Γεωργιος]

Η NASA αποκαλύπτει νέες λεπτομέρειες σχετικά με την επίδραση της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν.

Με την πρωτοφανή ευαισθησία του τηλεσκοπίου Webb, οι επιστήμονες μαθαίνουν περισσότερα για την επίδραση της σκοτεινής ύλης στα αστέρια, τους γαλαξίες, ακόμη και σε πλανήτες όπως η Γη.Επιστήμονες, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb της NASA, δημιούργησαν έναν από τους πιο λεπτομερείς, υψηλής ανάλυσης χάρτες σκοτεινής ύλης που έχουν δημιουργηθεί ποτέ. Δείχνει πώς το αόρατο, φασματικό υλικό επικαλύπτεται και συνυφαίνεται με την «κανονική» ύλη, την ουσία που αποτελεί τα αστέρια, τους γαλαξίες και όλα όσα μπορούμε να δούμε.Δημοσιεύτηκε τη Δευτέρα 26 Ιανουαρίου στο Nature Astronomy και ο χάρτης βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα για να παρέχει πρόσθετη επιβεβαίωση και νέες λεπτομέρειες σχετικά με το πώς η σκοτεινή ύλη έχει διαμορφώσει το σύμπαν στις μεγαλύτερες κλίμακες - συστάδες γαλαξιών εκατομμυρίων ετών φωτός - που τελικά δημιουργούν γαλαξίες, αστέρια και πλανήτες όπως η Γη.«Αυτός είναι ο μεγαλύτερος χάρτης σκοτεινής ύλης που έχουμε φτιάξει με το Webb και είναι διπλάσιας ευκρίνειας από οποιονδήποτε χάρτη σκοτεινής ύλης που έχει δημιουργηθεί από άλλα αστεροσκοπεία», δήλωσε η Diana Scognamiglio, κύρια συγγραφέας της εργασίας και αστροφυσικός στο Εργαστήριο Αεριοπροώθησης της NASA στη Νότια Καλιφόρνια. «Προηγουμένως, κοιτούσαμε μια θολή εικόνα της σκοτεινής ύλης. Τώρα βλέπουμε την αόρατη δομή του σύμπαντος με εκπληκτική λεπτομέρεια, χάρη στην απίστευτη ανάλυση του Webb».Η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει, δεν αντανακλά, δεν απορροφά, ούτε καν μπλοκάρει το φως, και διέρχεται μέσα από την κανονική ύλη σαν φάντασμα. Αλλά αλληλεπιδρά με το σύμπαν μέσω της βαρύτητας, κάτι που ο χάρτης δείχνει με νέο επίπεδο σαφήνειας. Τα στοιχεία για αυτήν την αλληλεπίδραση έγκεινται στον βαθμό επικάλυψης μεταξύ της σκοτεινής ύλης και της κανονικής ύλης. Σύμφωνα με τους συγγραφείς της εργασίας, οι παρατηρήσεις του Webb επιβεβαιώνουν ότι αυτή η στενή ευθυγράμμιση δεν μπορεί να είναι σύμπτωση, αλλά, μάλλον, οφείλεται στη βαρύτητα της σκοτεινής ύλης που έλκει την κανονική ύλη προς το μέρος της σε όλη την κοσμική ιστορία.«Όπου βλέπουμε ένα μεγάλο σμήνος χιλιάδων γαλαξιών, βλέπουμε επίσης μια εξίσου τεράστια ποσότητα σκοτεινής ύλης στο ίδιο μέρος. Και όταν βλέπουμε μια λεπτή σειρά κανονικής ύλης που συνδέει δύο από αυτά τα σμήνη, βλέπουμε και μια σειρά σκοτεινής ύλης», δήλωσε ο Richard Massey, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Durham στο Ηνωμένο Βασίλειο και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης. «Δεν είναι μόνο ότι έχουν τα ίδια σχήματα. Αυτός ο χάρτης μας δείχνει ότι η σκοτεινή ύλη και η κανονική ύλη βρίσκονταν πάντα στο ίδιο μέρος. Μεγάλωσαν μαζί».

Μια πιο προσεκτική ματιά

Η περιοχή που καλύπτεται από τον νέο χάρτη, η οποία βρίσκεται στον αστερισμό Sextan, είναι ένα τμήμα του ουρανού περίπου 2,5 φορές μεγαλύτερο από την πανσέληνο. Μια παγκόσμια κοινότητα επιστημόνων έχει παρατηρήσει αυτήν την περιοχή με τουλάχιστον 15 επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια για την Έρευνα Κοσμικής Εξέλιξης (COSMOS). Στόχος τους: να μετρήσουν με ακρίβεια τη θέση της κανονικής ύλης εδώ και στη συνέχεια να τη συγκρίνουν με τη θέση της σκοτεινής ύλης. Ο πρώτος χάρτης σκοτεινής ύλης της περιοχής δημιουργήθηκε το 2007 χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA , ένα έργο με επικεφαλής τον Massey και τον αστροφυσικό του JPL Jason Rhodes, συν-συγγραφέα της εργασίας.Η Webb παρατήρησε αυτήν την περιοχή για συνολικά περίπου 255 ώρες και εντόπισε σχεδόν 800.000 γαλαξίες, μερικοί από τους οποίους εντοπίστηκαν για πρώτη φορά. Στη συνέχεια, η Scognamiglio και οι συνάδελφοί της αναζήτησαν σκοτεινή ύλη παρατηρώντας πώς η μάζα της καμπυλώνει τον ίδιο τον χώρο, ο οποίος με τη σειρά του κάμπτει το φως που ταξιδεύει στη Γη από μακρινούς γαλαξίες. Όταν παρατηρείται από ερευνητές, είναι σαν το φως αυτών των γαλαξιών να έχει περάσει μέσα από ένα παραμορφωμένο τζάμι.Ο χάρτης Webb περιέχει περίπου 10 φορές περισσότερους γαλαξίες από τους χάρτες της περιοχής που έχουν δημιουργηθεί από επίγεια αστεροσκοπεία και διπλάσιους από αυτούς του Hubble. Αποκαλύπτει νέες συστάδες σκοτεινής ύλης και καταγράφει μια εικόνα υψηλότερης ανάλυσης των περιοχών που είχαν προηγουμένως παρατηρηθεί από το Hubble.Για να βελτιώσει τις μετρήσεις της απόστασης από πολλούς γαλαξίες για τον χάρτη, η ομάδα χρησιμοποίησε το Μέσο Υπέρυθρο Όργανο ( MIRI ) του Webb, το οποίο σχεδιάστηκε και διαχειρίστηκε μέσω εκτόξευσης από την JPL, μαζί με άλλα διαστημικά και επίγεια τηλεσκόπια. Τα μήκη κύματος που ανιχνεύει το MIRI το καθιστούν επίσης ικανό στην ανίχνευση γαλαξιών που καλύπτονται από κοσμικά σύννεφα σκόνης.

Γιατί έχει σημασία

Όταν ξεκίνησε το σύμπαν, η κανονική ύλη και η σκοτεινή ύλη ήταν πιθανώς αραιά κατανεμημένες. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη άρχισε να συσσωματώνεται πρώτα και ότι αυτές οι συσσωματώσεις σκοτεινής ύλης στη συνέχεια τράβηξαν κοντά την κανονική ύλη, δημιουργώντας περιοχές με αρκετό υλικό για να αρχίσουν να σχηματίζονται τα αστέρια και οι γαλαξίες.Με αυτόν τον τρόπο, η σκοτεινή ύλη καθόρισε την μεγάλης κλίμακας κατανομή των γαλαξιών στο σύμπαν. Και ωθώντας τον σχηματισμό γαλαξιών και αστεριών να ξεκινήσει νωρίτερα από ό,τι θα συνέβαινε διαφορετικά, η επιρροή της σκοτεινής ύλης έπαιξε επίσης ρόλο στη δημιουργία των συνθηκών για τον τελικό σχηματισμό πλανητών. Αυτό συμβαίνει επειδή οι πρώτες γενιές αστεριών ήταν υπεύθυνες για τη μετατροπή του υδρογόνου και του ηλίου - που αποτελούσαν τη συντριπτική πλειοψηφία των ατόμων στο πρώιμο σύμπαν - στην πλούσια σειρά στοιχείων που τώρα συνθέτουν πλανήτες όπως η Γη. Με άλλα λόγια, η σκοτεινή ύλη παρείχε περισσότερο χρόνο για να σχηματιστούν σύνθετοι πλανήτες.«Αυτός ο χάρτης παρέχει ισχυρότερες ενδείξεις ότι χωρίς τη σκοτεινή ύλη, μπορεί να μην είχαμε τα στοιχεία στον γαλαξία μας που επέτρεψαν την εμφάνιση της ζωής», δήλωσε ο Ρόουντς. «Η σκοτεινή ύλη δεν είναι κάτι που συναντάμε στην καθημερινή μας ζωή στη Γη, ή ακόμα και στο ηλιακό μας σύστημα, αλλά σίγουρα μας έχει επηρεάσει».Η Scognamiglio και μερικοί από τους συν-συγγραφείς της θα χαρτογραφήσουν επίσης τη σκοτεινή ύλη με το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA , σε μια περιοχή 4.400 φορές μεγαλύτερη από την περιοχή COSMOS. Οι κύριοι επιστημονικοί στόχοι της Roman περιλαμβάνουν την εκμάθηση περισσότερων για τις θεμελιώδεις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης και πώς αυτές μπορεί να έχουν αλλάξει ή όχι κατά τη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας. Αλλά οι χάρτες της Roman δεν θα ξεπεράσουν την χωρική ανάλυση της Webb. Πιο λεπτομερείς ματιές στη σκοτεινή ύλη θα είναι δυνατές μόνο με ένα τηλεσκόπιο επόμενης γενιάς όπως το Παρατηρητήριο Habitable Worlds, την επόμενη ναυαρχίδα της NASA στην αστροφυσική.

Περισσότερα για τον Γουέμπ

Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb λύνει μυστήρια στο ηλιακό μας σύστημα, κοιτάζοντας πέρα από μακρινούς κόσμους γύρω από άλλα άστρα και διερευνώντας τις μυστηριώδεις δομές και την προέλευση του σύμπαντός μας και τη θέση μας σε αυτό. Το Webb είναι ένα διεθνές πρόγραμμα με επικεφαλής τη NASA με τους εταίρους της, την ESA (Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος) και την CSA (Καναδική Υπηρεσία Διαστήματος).

Για να μάθετε περισσότερα για τον Webb, επισκεφθείτε:

https://science.nasa.gov/webb

Περιέχοντας σχεδόν 800.000 γαλαξίες, αυτή η εικόνα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb της NASA επικαλύπτεται με έναν χάρτη της σκοτεινής ύλης, που απεικονίζεται με μπλε χρώμα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δεδομένα Webb για να βρουν την αόρατη ουσία μέσω της βαρυτικής της επίδρασης στην κανονική ύλη.

 

Το επεξεργάστηκε Ιανουάριος 27 ο Δροσος Γεωργιος

[Δροσος Γεωργιος]

Το μαγνητικό πεδίο της Γης ως αισθητήρας σκοτεινής ύλης.

Η σκοτεινή ύλη που φέρει ένα ελάχιστο ηλεκτρικό φορτίο θα μπορούσε να δημιουργήσει μια μεταβολή του μαγνητικού πεδίου στην επιφάνεια της Γης, αλλά οι παρατηρήσεις δεν βρίσκουν κανένα τέτοιο σήμα.Ένα σωματίδιο που φέρει μικροσκοπικό ηλεκτρικό φορτίο – πολύ μικρότερο από αυτό του ηλεκτρονίου – θα μπορούσε να είναι ένα υποψήφιο σωματίδιο για την σκοτεινή ύλη. Αυτά τα υποθετικά μιλιφορτισμένα σωματίδια σκοτεινής ύλης που δεν προβλέπονται από το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων, θα μπορούσαν να αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό πεδίο της Γης, δημιουργώντας δυνητικά παρατηρήσιμες χρονικές διακυμάνσεις στο μαγνητικό πεδίο στην επιφάνεια της Γης. Μια νέα μελέτη παλαιότερων δεδομένων αναζήτησε αυτό το σήμα, αλλά δεν βρήκε τίποτε. Η έρευνα έχει θέσει έτσι αυστηρά όρια στις ιδιότητες που θα μπορούσε να έχει ένα μινιφορτισμένο σωματίδιο σκοτεινής ύλης εφόσον έχει μικρή μάζα (στην περιοχή από 10–18 έως 10–15 eV/c2).Η σκοτεινή ύλη δεν θα μπορούσε να φέρει ένα τυπικό ηλεκτρικό φορτίο, γιατί τότε θα αλληλεπιδρούσε πολύ έντονα με την κανονική ύλη. Αλλά ένα μικρό φορτίο είναι πιθανό και θα μπορούσε να αναπαράγει όλα τα χαρακτηριστικά που προβλέπουν τα θεωρητικά μοντέλα της σκοτεινής ύλης. Οι αστροφυσικοί έχουν αναζητήσει στοιχεία για μινιφορτισμένη σκοτεινή ύλη σε δεδομένα αστρικής εξέλιξης, καθώς τέτοια σωματίδια θα μπορούσαν να προκαλέσουν την ψύξη των άστρων ταχύτερα από το αναμενόμενο. Δεν έχει παρατηρηθεί τέτοιο σήμα, μειώνοντας τις πιθανότητες ύπαρξης της μινιφορτισμένης σκοτεινής ύλης. (Τέτοιου είδους σωματίδια αναζητήθηκαν και μέσα στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb και το αποτέλεσμα ήταν αρνητικό).Οι ερευνητές Lei Wu et al διερεύνησαν ένα άλλο πιθανό σήμα στο γεωμαγνητικό πεδίο. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ομάδας, τα μικροσκοπικά σωματίδια μικρής μάζας θα μπορούσαν να εξαϋλωθούν μεταξύ τους παρουσία του υποβάθρου μαγνητικού πεδίου της Γης, παράγοντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα που θα δημιουργούσε το δικό του μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο που θα προκαλούσε η σκοτεινή ύλη θα ήταν μικρό (περίπου ένα εκατομμύριο φορές μικρότερο από το μαγνητικό πεδίο της Γης), αλλά θα μπορούσε να είναι ανιχνεύσιμο λόγω της ιδιόμορφης χρονικής του διακύμανσης (σε συχνότητες μικρότερες από 1 Hz). Οι ερευνητές δεν κατάφεραν να βρουν ένα τέτοιο σήμα σε παλαιότερες γεωμαγνητικές παρατηρήσεις. Η απουσία τέτοιου σήματος αποκλείει ηλεκτρικά φορτία πάνω από 10−30e (όπου e το φορτίο του ηλεκτρονίου) για σωματίδια σκοτεινής ύλης μικρής μάζας (10–18 έως 10–14  eV/c2). Βέβαια, ένα τόσο μικρό φορτίο μπορεί να φαίνεται απίθανο, αλλά η φύση μερικές φορές μας εκπλήσσει.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v19/s10

[Δροσος Γεωργιος]

Η βασική έρευνα από τη Ρωμαϊκή Αποστολή της NASA θα αποκαλύψει τη σκοτεινή πλευρά του σύμπαντος.

Η ευρύτερη προγραμματισμένη έρευνα από το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA θα αποκαλύψει εκατοντάδες εκατομμύρια γαλαξίες διάσπαρτους σε όλο το σύμπαν. Μετά τις εκτοξεύσεις του Roman, που θα γίνουν το φθινόπωρο, οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν αυτούς τους λαμπερούς φάρους για να μελετήσουν τα σκιώδη θεμέλια του σύμπαντος: τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια.«Ξεκινήσαμε να κατασκευάσουμε την απόλυτη υπέρυθρη έρευνα ευρείας περιοχής και νομίζω ότι το πετύχαμε», δήλωσε ο Ryan Hickox, καθηγητής στο Dartmouth College στο Hanover του New Hampshire και συμπρόεδρος της επιτροπής που διαμόρφωσε τον σχεδιασμό της έρευνας. «Θα χρησιμοποιήσουμε τις τεράστιες, βαθιές τρισδιάστατες εικόνες του Roman για να εξερευνήσουμε τη θεμελιώδη φύση του σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής πλευράς του».Η Έρευνα Ευρείας Περιοχής Υψηλού Γεωγραφικού Πλάτους του Roman είναι ένα από τα τρία βασικά προγράμματα παρατήρησης της αποστολής . Θα καλύψει περισσότερες από 5.000 τετραγωνικές μοίρες (περίπου το 12% του ουρανού) σε λίγο λιγότερο από ενάμιση χρόνο. Ο Roman θα κοιτάζει μακριά από το σκονισμένο επίπεδο του Γαλαξία μας (αυτό σημαίνει το μέρος «υψηλού γεωγραφικού πλάτους» του ονόματος της έρευνας), κοιτάζοντας προς τα πάνω και έξω από τον γαλαξία αντί να τον διασχίζει για να έχει την πιο καθαρή θέα του μακρινού σύμπαντος.«Αυτή η έρευνα θα είναι ένας εντυπωσιακός χάρτης του σύμπαντος, η πρώτη φορά που θα έχουμε απεικόνιση ποιότητας Hubble σε μια μεγάλη περιοχή του ουρανού», δήλωσε ο David Weinberg, καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο στο Κολόμπους, ο οποίος έπαιξε σημαντικό ρόλο στη σχεδίαση της έρευνας. «Ακόμα και μια μόνο σκόπευση με τον Roman χρειάζεται έναν ολόκληρο τοίχο από τηλεοράσεις 4K για να εμφανιστεί σε πλήρη ανάλυση. Η ταυτόχρονη εμφάνιση ολόκληρης της έρευνας υψηλού γεωγραφικού πλάτους θα απαιτούσε μισό εκατομμύριο τηλεοράσεις 4K, αρκετές για να καλύψουν 200 γήπεδα ποδοσφαίρου ή την πλαγιά του El Capitan».Η έρευνα θα συνδυάσει τις δυνάμεις της απεικόνισης και της φασματοσκοπίας για να αποκαλύψει ένα χρυσωρυχείο γαλαξιών διάσπαρτων στον κοσμικό χρόνο. Οι αστρονόμοι θα χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα της έρευνας για να εξερευνήσουν την αόρατη σκοτεινή ύλη , η οποία ανιχνεύεται μόνο μέσω των βαρυτικών της επιδράσεων σε άλλα αντικείμενα, και τη φύση της σκοτεινής ενέργειας - μια πίεση που φαίνεται να επιταχύνει την διαστολή του σύμπαντος.«Η κοσμική επιτάχυνση είναι το μεγαλύτερο μυστήριο στην κοσμολογία και ίσως σε όλη τη φυσική», είπε ο Weinberg. «Κάπως, όταν φτάσουμε σε κλίμακες δισεκατομμυρίων ετών φωτός, η βαρύτητα ωθεί αντί να έλκει. Η ρωμαϊκή έρευνα σε ευρεία περιοχή θα παράσχει κρίσιμα νέα στοιχεία που θα μας βοηθήσουν να λύσουμε αυτό το μυστήριο, επειδή μας επιτρέπει να μετρήσουμε την ιστορία της κοσμικής δομής και τον πρώιμο ρυθμό διαστολής με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι μπορούμε σήμερα».

Ζύγιση σκιών

Οτιδήποτε έχει μάζα παραμορφώνει τον χωροχρόνο, το υποκείμενο ύφασμα του σύμπαντος. Εξαιρετικά ογκώδη πράγματα, όπως τα σμήνη γαλαξιών, παραμορφώνουν τον χωροχρόνο τόσο πολύ που παραμορφώνουν την εμφάνιση των αντικειμένων στο φόντο — ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός εστιασμός.«Είναι σαν να κοιτάς μέσα από έναν κοσμικό καθρέφτη-σπίτι», είπε ο Χίκοξ. «Μπορεί να θολώσει ή να αντιγράψει μακρινούς γαλαξίες ή, αν η ευθυγράμμιση είναι σωστή, μπορεί να τους μεγεθύνει σαν ένα φυσικό τηλεσκόπιο».Η οπτική γωνία του Ρόμαν θα είναι αρκετά μεγάλη και ευκρινής ώστε να μελετήσει αυτό το φαινόμενο φακοποίησης σε μικρή κλίμακα, ώστε να δει πώς οι συστάδες σκοτεινής ύλης παραμορφώνουν την εμφάνιση των μακρινών γαλαξιών. Οι αστρονόμοι θα δημιουργήσουν έναν λεπτομερή χάρτη της μεγάλης κλίμακας κατανομής της ύλης - τόσο της ορατής όσο και της αόρατης - σε όλο το σύμπαν και θα συμπληρώσουν περισσότερα από τα κενά στην κατανόησή μας για τη σκοτεινή ύλη. Η μελέτη του τρόπου με τον οποίο οι δομές αναπτύσσονται με την πάροδο του χρόνου θα βοηθήσει επίσης τους αστρονόμους να εξερευνήσουν την ισχύ της σκοτεινής ενέργειας σε διάφορα κοσμικά στάδια.«Τα πρότυπα ανάλυσης δεδομένων που απαιτούνται για τη μέτρηση του ασθενούς βαρυτικού εστιασμού είναι τέτοια που η αστρονομική κοινότητα στο σύνολό της θα επωφεληθεί από δεδομένα πολύ υψηλής ποιότητας σε ολόκληρη την περιοχή έρευνας, κάτι που αναμφίβολα θα οδηγήσει σε απροσδόκητες ανακαλύψεις», δήλωσε ο Olivier Doré, ανώτερος ερευνητής στο Εργαστήριο Αεριοπροώθησης της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, ο οποίος ηγείται μιας ομάδας που επικεντρώνεται στην ρωμαϊκή κοσμολογία απεικόνισης με την Έρευνα Ευρείας Περιοχής Υψηλού Γεωγραφικού Πλάτους. «Αυτή η έρευνα θα επιτύχει πολύ περισσότερα από το να αποκαλύψει απλώς τη σκοτεινή ενέργεια!»Ενώ τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και James Webb της NASA μελετούν επίσης τον βαρυτικό εστιασμό, η σημαντική ανακάλυψη με το Roman είναι το μεγάλο οπτικό του πεδίο.«Ο ασθενής φακός παραμορφώνει τα σχήματα των γαλαξιών πολύ ανεπαίσθητα για να τα δούμε σε οποιονδήποτε μεμονωμένο γαλαξία — είναι αόρατος μέχρι να κάνετε μια στατιστική ανάλυση», είπε ο Hickox. «Ο Roman θα δει περισσότερους από ένα δισεκατομμύριο γαλαξίες σε αυτήν την έρευνα και εκτιμούμε ότι περίπου 600 εκατομμύρια από αυτούς θα είναι αρκετά λεπτομερείς ώστε ο Roman να μπορέσει να μελετήσει αυτά τα φαινόμενα. Έτσι, ο Roman θα εντοπίσει την ανάπτυξη της δομής στο σύμπαν σε 3D από λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη μέχρι σήμερα, χαρτογραφώντας τη σκοτεινή ύλη με μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ».

Βυθομέτρηση σκοτεινής ενέργειας

Η έρευνα ευρείας περιοχής του Roman θα συγκεντρώσει επίσης φάσματα από περίπου 20 εκατομμύρια γαλαξίες. Η ανάλυση των φασμάτων βοηθά να φανεί πώς το σύμπαν επεκτάθηκε κατά τη διάρκεια διαφορετικών κοσμικών εποχών, επειδή όταν ένα αντικείμενο υποχωρεί, όλα τα φωτεινά κύματα που λαμβάνουμε από αυτό τεντώνονται και μετατοπίζονται προς πιο κόκκινα μήκη κύματος — ένα φαινόμενο που ονομάζεται μετατόπιση προς το ερυθρό.Προσδιορίζοντας την ταχύτητα με την οποία απομακρύνονται οι γαλαξίες από εμάς, παρασυρόμενοι από την αδιάκοπη διαστολή του διαστήματος, οι αστρονόμοι μπορούν να ανακαλύψουν πόσο μακριά βρίσκονται — όσο περισσότερο μετατοπίζεται προς το ερυθρό το φάσμα ενός γαλαξία, τόσο πιο μακριά βρίσκεται. Οι αστρονόμοι θα χρησιμοποιήσουν αυτό το φαινόμενο για να δημιουργήσουν έναν τρισδιάστατο χάρτη όλων των γαλαξιών που μετρήθηκαν εντός της περιοχής έρευνας, σε απόσταση περίπου 11,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.Αυτό θα αποκαλύψει παγωμένες ηχώ αρχαίων ηχητικών κυμάτων που κάποτε διαπερνούσαν την αρχέγονη κοσμική θάλασσα. Για το μεγαλύτερο μέρος του πρώτου μισού εκατομμυρίου ετών του σύμπαντος, το σύμπαν ήταν μια πυκνή, σχεδόν ομοιόμορφη θάλασσα πλάσματος (φορτισμένων σωματιδίων).Σπάνιες, μικροσκοπικές συστάδες προσέλκυσαν περισσότερη ύλη προς το μέρος τους βαρυτικά. Αλλά ήταν πολύ ζεστό για να κολλήσει το υλικό, οπότε ανέκαμψε. Αυτή η ώθηση και η έλξη δημιούργησε κύματα πίεσης - ήχου - που διαδόθηκαν μέσω του πλάσματος.Με την πάροδο του χρόνου, το σύμπαν ψύχθηκε και τα κύματα σταμάτησαν, ουσιαστικά παγώνοντας τους κυματισμούς (που ονομάζονται βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις) στη θέση τους. Δεδομένου ότι οι κυματισμοί ήταν σημεία όπου συλλέγονταν περισσότερη ύλη, σχηματίστηκαν ελαφρώς περισσότεροι γαλαξίες κατά μήκος τους από ό,τι αλλού. Καθώς το σύμπαν επεκτεινόταν σε διάστημα δισεκατομμυρίων ετών, το ίδιο συνέβαινε και με αυτές τις δομές.Αυτοί οι δακτύλιοι λειτουργούν σαν ένας κυβερνήτης για το σύμπαν. Σήμερα, έχουν πλάτος περίπου 500 εκατομμύρια έτη φωτός. Ο Ρωμαίος θα μετρήσει με ακρίβεια το μέγεθός τους σε όλη τη διάρκεια του κοσμικού χρόνου, αποκαλύπτοντας πώς μπορεί να έχει εξελιχθεί η σκοτεινή ενέργεια.Πρόσφατα αποτελέσματα από άλλα τηλεσκόπια υποδηλώνουν ότι η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να μεταβάλλεται σε ισχύ με την πάροδο του κοσμικού χρόνου. «Ο Roman θα είναι σε θέση να κάνει δοκιμές υψηλής ακρίβειας που θα μας πουν εάν αυτές οι ενδείξεις αποτελούν πραγματικές αποκλίσεις από το τρέχον πρότυπο μοντέλο μας ή όχι», δήλωσε η Risa Wechsler, διευθύντρια του KIPAC (Ινστιτούτο Kavli για την Αστροφυσική και την Κοσμολογία Σωματιδίων) του Πανεπιστημίου Stanford στην Καλιφόρνια και συμπρόεδρος της επιτροπής που διαμόρφωσε τον σχεδιασμό της έρευνας. «Η απεικόνιση του Roman σε συνδυασμό με την ερεύνη μετατόπισης προς το ερυθρό μας δίνουν νέες πληροφορίες για την εξέλιξη του σύμπαντος - τόσο για το πώς διαστέλλεται όσο και για το πώς οι δομές αναπτύσσονται με την πάροδο του χρόνου - που θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τι κάνουν η σκοτεινή ενέργεια και η βαρύτητα με πρωτοφανή ακρίβεια».Συνολικά, το Roman θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τις επιπτώσεις της σκοτεινής ενέργειας 10 φορές ακριβέστερα από τις τρέχουσες μετρήσεις, βοηθώντας μας να διακρίνουμε μεταξύ των κορυφαίων θεωριών που επιχειρούν να εξηγήσουν γιατί η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται.Λόγω του τρόπου με τον οποίο το Roman θα ερευνήσει το σύμπαν, θα αποκαλύψει τα πάντα, από μικρά, βραχώδη αντικείμενα στο εξωτερικό ηλιακό μας σύστημα και μεμονωμένα αστέρια σε κοντινούς γαλαξίες μέχρι συγχωνεύσεις γαλαξιών και μαύρες τρύπες στα κοσμικά σύνορα πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια.«Το Roman είναι συναρπαστικό επειδή καλύπτει μια τόσο ευρεία περιοχή με την ποιότητα εικόνας που είναι διαθέσιμη μόνο στο διάστημα», δήλωσε ο Wechsler. «Αυτό επιτρέπει ένα ευρύ φάσμα επιστήμης, από πράγματα που μπορούμε να αναμένουμε να μελετήσουμε έως ανακαλύψεις που δεν έχουμε σκεφτεί ακόμα». Το Ρωμαϊκό Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Grace διαχειρίζεται στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Γκρίνμπελτ του Μέριλαντ, με τη συμμετοχή του Εργαστηρίου Αεριοπροώθησης της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, του Caltech/IPAC στην Πασαντίνα της Καλιφόρνια, του Ινστιτούτου Επιστήμης Διαστημικών Τηλεσκοπίων στη Βαλτιμόρη και μιας επιστημονικής ομάδας που αποτελείται από επιστήμονες από διάφορα ερευνητικά ιδρύματα. Οι κύριοι βιομηχανικοί εταίροι είναι η BAE Systems Inc. στο Μπόλντερ του Κολοράντο, η L3Harris Technologies στο Ρότσεστερ της Νέας Υόρκης και η Teledyne Scientific & Imaging στο Θάουζαντ Όουκς της Καλιφόρνια.

https://www.nasa.gov/missions/roman-space-telescope/core-survey-by-nasas-roman-mission-will-unveil-universes-dark-side/

Αυτό το infographic περιγράφει την Έρευνα Ευρείας Περιοχής Υψηλού Γεωγραφικού Πλάτους που θα διεξαχθεί από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA. Αυτό το πρόγραμμα παρατήρησης θα καλύψει περισσότερες από 5.000 τετραγωνικές μοίρες (περίπου το 12% του ουρανού) σε λίγο λιγότερο από ενάμιση χρόνο. Οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν την έρευνα για να αναλύσουν εκατοντάδες εκατομμύρια γαλαξίες διάσπαρτους σε όλο το σύμπαν, οι οποίες αποκαλύπτουν ενδείξεις σχετικά με τα σκιώδη θεμέλια του σύμπαντος - τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια - καθώς και μια πληθώρα άλλων επιστημονικών θεμάτων.

Αυτή η προσομοίωση δείχνει το είδος της επιστήμης που θα μπορούν να κάνουν οι αστρονόμοι με τις μελλοντικές παρατηρήσεις από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA. Η ακολουθία δείχνει πώς η βαρύτητα των ενδιάμεσων γαλαξιακών σμηνών και της σκοτεινής ύλης μπορεί να παραμορφώσει το φως από μακρινότερα αντικείμενα, παραμορφώνοντας την εμφάνισή τους. Περισσότερο ενδιάμεσο υλικό δημιουργεί ισχυρότερες παραμορφώσεις. Αναλύοντας αυτά τα χαρακτηριστικά, οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν την αόριστη σκοτεινή ύλη, η οποία μπορεί να μετρηθεί μόνο έμμεσα μέσω των βαρυτικών της επιδράσεων στην ορατή ύλη. Ως επιπλέον πλεονέκτημα, η παραμόρφωση λειτουργεί σαν τηλεσκόπιο, επιτρέποντας την παρατήρηση εξαιρετικά μακρινών γαλαξιών. Προσομοιώσεις όπως αυτή βοηθούν τους αστρονόμους να κατανοήσουν τι θα μπορούσαν να μας πουν οι μελλοντικές παρατηρήσεις του Roman για το σύμπαν και παρέχουν χρήσιμα δεδομένα για την επικύρωση τεχνικών ανάλυσης δεδομένων.

Αυτή η κινούμενη εικόνα δείχνει πώς συμπεριφέρονται τα μικρά σωματίδια (στην προκειμένη περίπτωση, η άμμος) όταν εκτίθενται σε διαφορετικές ηχητικές συχνότητες. Στο πολύ πρώιμο σύμπαν, ένα κοσμικό «βουητό» δημιουργούσε κυματισμούς στην αρχέγονη «σούπα» που γέμιζαν το διάστημα. Δεδομένου ότι οι κυματισμοί ήταν σημεία όπου συλλέγονταν περισσότερη ύλη, όπως οι δακτύλιοι άμμου που φαίνονται εδώ, σχηματίστηκαν ελαφρώς περισσότεροι γαλαξίες κατά μήκος τους από ό,τι αλλού. Καθώς το σύμπαν επεκτεινόταν σε διάστημα δισεκατομμυρίων ετών, το ίδιο συνέβαινε και με αυτές τις δομές. Συγκρίνοντας το μέγεθός τους κατά τη διάρκεια διαφορετικών κοσμικών εποχών, οι αστρονόμοι μπορούν να εντοπίσουν την επέκταση του σύμπαντος.