Analys av en gigantisk ny galaxundersökning, gjord med ESO:s VLT Survey Telescope i Chile, antyder att mörk materia kan vara mindre tät och mer jämnt fördelad över hela rymden än vad man tidigare trott. Ett internationellt team använde data från Kilo Degree Survey (KiDS) för att studera hur ljuset från cirka 15 miljoner avlägsna galaxer påverkades av materiens gravitationsinflytande på de största skalorna i universum. Resultaten verkar inte överensstämma med tidigare resultat från Planck-satelliten.

Hendrik Hildebrandt från Argelander-Institut für Astronomie i Bonn, Tyskland och Massimo Viola från Leiden Observatory i Nederländerna ledde ett team av astronomer från institutioner runt om i världen som bearbetade bilder från Kilo Degree Survey (KiDS), som gjordes med ESO:s VLT Survey Telescope (VST) i Chile. För deras analys, de använde bilder från undersökningen som täckte fem fläckar av himlen som täckte en total yta på cirka 2200 gånger storleken på fullmånen, och innehåller cirka 15 miljoner galaxer.

Genom att utnyttja den utsökta bildkvaliteten som är tillgänglig för VST på Paranals webbplats, och använda innovativ datorprogramvara, teamet kunde utföra en av de mest exakta mätningarna som någonsin gjorts av en effekt som kallas kosmisk skjuvning. Detta är en subtil variant av svag gravitationslins, där ljuset som sänds ut från avlägsna galaxer är något förvrängt av gravitationseffekten av stora mängder materia, som galaxhopar.

I kosmisk skjuvning, det är inte galaxhopar utan storskaliga strukturer i universum som förvränger ljuset, vilket ger en ännu mindre effekt. Mycket breda och djupa undersökningar, som Kids, behövs för att säkerställa att den mycket svaga kosmiska skjuvsignalen är tillräckligt stark för att mätas och kan användas av astronomer för att kartlägga fördelningen av graviterande materia. Denna studie tar in den största totala arean av himlen som någonsin kartlagts med denna teknik hittills.

Spännande nog, resultaten av deras analys verkar vara oförenliga med slutsatser från resultaten från Europeiska rymdorganisationens Planck-satellit, det ledande rymduppdraget som undersöker universums grundläggande egenskaper. Särskilt, KiDS-teamets mätning av hur klumpig materia är i hela universum – en viktig kosmologisk parameter – är betydligt lägre än värdet som härleds från Planck-data.

Massimo Viola förklarar:"Det här senaste resultatet indikerar att mörk materia i det kosmiska nätet, som står för ungefär en fjärdedel av universums innehåll, är mindre klumpig än vi tidigare trott."

Mörk materia förblir svårupptäckt, dess närvaro härleddes endast från dess gravitationseffekter. Studier som dessa är det bästa nuvarande sättet att bestämma formen, skala och distribution av detta osynliga material.

Det överraskande resultatet av denna studie har också konsekvenser för vår bredare förståelse av universum, och hur det har utvecklats under sin nästan 14 miljarder år långa historia. En sådan uppenbar oenighet med tidigare etablerade resultat från Planck innebär att astronomer nu kan behöva omformulera sin förståelse av några grundläggande aspekter av universums utveckling.

Hendrik Hildebrandt kommenterar:"Våra resultat kommer att hjälpa till att förfina våra teoretiska modeller av hur universum har vuxit från dess början fram till idag."

KiDS-analysen av data från VST är ett viktigt steg men framtida teleskop förväntas ta ännu bredare och djupare undersökningar av himlen.

Medledaren för studien, Catherine Heymans vid University of Edinburgh i Storbritannien tillägger:"Att reda ut vad som har hänt sedan Big Bang är en komplex utmaning, men genom att fortsätta studera de avlägsna himlarna, vi kan bygga en bild av hur vårt moderna universum har utvecklats."

"Vi ser en spännande diskrepans med Plancks kosmologi för tillfället. Framtida uppdrag som Euclid-satelliten och Large Synoptic Survey Telescope kommer att tillåta oss att upprepa dessa mätningar och bättre förstå vad universum verkligen säger till oss, avslutar Konrad Kuijken (Leiden Observatory, Nederländerna), som är huvudutredare för KiDS-undersökningen.

Denna forskning presenterades i artikeln med titeln "KiDS-450:Cosmological parameter constraints from tomography weak gravitational lensing", av H. Hildebrandt et al., att dyka upp i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .