Ett team av amerikanska astrofysiker har gjort en av de mest exakta mätningarna som någonsin gjorts av den totala mängden materia i universum, ett långvarigt mysterium i kosmos.

Svaret, publicerad i The Astrofysisk tidskrift på måndag, är att materia står för 31,5 procent – ​​ge eller ta 1,3 procent – ​​av den totala mängden materia och energi som utgör universum.

De återstående 68,5 procenten är mörk energi, en mystisk kraft som får universums expansion att accelerera över tiden, och härleddes först av observationer av avlägsna supernovor i slutet av 1990-talet.

Uttryckt på ett annat sätt, det betyder att den totala mängden materia i det observerbara universum motsvarar 66 miljarder biljoner gånger vår sols massa, Mohamed Abdullah, ett University of California, Riverside astrofysiker och tidningens huvudförfattare, sa till AFP.

Det mesta av denna materia – 80 procent – ​​kallas mörk materia. Dess natur är ännu inte känd, men den kan bestå av någon ännu oupptäckt subatomär partikel.

De senaste mätningarna överensstämmer väl med värden som tidigare hittats av andra team som använder olika kosmologiska tekniker, som att mäta temperaturfluktuationer i den lågenergistrålning som blivit över från Big Bang.

"Det här har varit en lång process under loppet av 100 år där vi gradvis blir mer och mer exakta, "Gillian Wilson, studiens medförfattare och en professor vid UCR berättade för AFP.

"Det är bara lite coolt att kunna göra en så grundläggande mätning om universum utan att lämna planeten jorden, " tillade hon.

Så exakt hur väger du universum?

Teamet finslipade en 90-årig teknik som går ut på att observera hur galaxer kretsar inuti galaxhopar – massiva system som innehåller tusentals galaxer.

Dessa observationer berättade för dem hur stark varje galaxhops gravitationskraft var, från vilken dess totala massa sedan kunde beräknas.

Universums öde

Faktiskt, förklarade Wilson, deras teknik utvecklades ursprungligen av den banbrytande astronomen Fritz Zwicky, vem var den första personen som misstänkte existensen av mörk materia i galaxhopar, på 1930-talet.

Han märkte att den kombinerade gravitationsmassan för de galaxer han observerade i den närliggande galaxhopen Coma var otillräcklig för att förhindra dessa galaxer från att flyga bort från varandra, och insåg att det måste finnas någon annan osynlig sak på spel.

UCR-teamet, vars forskning fick pengar från US National Science Foundation och NASA, förfinad Zwickys teknik, utveckla ett verktyg som de kallade GalWeight som mer exakt avgör vilka galaxer som tillhör ett givet kluster och vilka som inte gör det.

De tillämpade sitt verktyg på Sloan Digital Sky Survey, de mest detaljerade tredimensionella kartorna över universum som för närvarande finns tillgängliga, mäta massan av 1, 800 galaxkluster och skapa en katalog.

Till sist, de jämförde antalet observerade kluster per volymenhet i sin katalog med en serie datorsimuleringar, som var och en matades med ett annat värde för universums totala materia.

Simuleringar med för lite materia hade för få kluster, medan de med för mycket materia hade för många kluster.

Värdet "Goldilocks" som de fann passade helt rätt.

Wilson förklarade att ett mer exakt mått på den totala mängden materia i universum kan ta oss ett steg närmare att lära oss mörk materias natur, eftersom "vi vet precis hur mycket materia vi bör leta efter" när forskare utför partikelexperiment, till exempel vid Large Hadron Collider.

Vad mer, "den totala mängden mörk materia och mörk energi berättar för oss universums öde, " tillade hon, med den nuvarande vetenskapliga konsensusen att vi är på väg mot en "Big Freeze" där galaxer rör sig längre och längre isär, och stjärnorna i dessa galaxer får slutligen slut på bränsle.

© 2020 AFP