Jembatan Tersembunyi Materi Gelap – Pemetaan mengungkapkan distribusi materi gelap di sekitar Bima Sakti

Filamen tak terlihat: Peta baru menunjukkan distribusi materi gelap di sekitar Bima Sakti – mengungkap beberapa struktur yang sebelumnya tidak diketahui. Ini mencakup banyak string kecil yang menghubungkan galaksi tetangga. Melihat lebih dekat arus materi yang tersembunyi di lingkungan kosmik kita dapat membantu menjelaskan sifat materi gelap, menurut astronom dalam “Journal of Astrophysics.”

Materi gelap sama misteriusnya di mana-mana di alam semesta. Karena kandungannya dan apa saja khasiatnya belum diketahui sepenuhnya. Tampak jelas bahwa gravitasinya membentuk perilaku dan distribusi materi alam di alam semesta. Namun, bagaimana materi gelap itu sendiri didistribusikan hanya dapat ditentukan secara tidak langsung oleh para astronom, misalnya oleh pergerakan arus bintang atau galaksi.

Dekat dengan sasis hampir tidak terpasang

“Ironisnya, lebih mudah untuk memetakan distribusi materi gelap jauh dari lingkungan kita,” jelas rekan penulis Donghui Jeong dari Pennsylvania State University. “Karena di masa lalu alam semesta kurang kompleks.” Kebanyakan pendahulunya Janji Karenanya, distribusi materi gelap bergantung pada pengamatan atau simulasi struktur yang berjarak miliaran tahun cahaya.

Namun, bagaimana materi gelap didistribusikan di dekat Bima Sakti dan Grup Lokal sebagian besar tidak diketahui. Alasannya: Di satu sisi, bagian dari struktur tetangga ditutupi oleh Bima Sakti, dan di sisi lain, pergerakan galaksi juga dipengaruhi oleh faktor selain materi gelap, jelas Jeong dan rekannya. Tetapi jika Anda hanya melihat segelintir galaksi, seperti alam semesta terdekat, menghitung faktor-faktor yang mengganggu ini lebih sulit.

Bantuan dari kecerdasan buatan

Untuk mengatasi dilema ini, tim di sekitar Jeong dan penulis pertama Sungwook Hong dari Universitas Seoul menggunakan pendekatan baru: Mereka menggunakan AI untuk pemetaan. Pertama, mereka melatih program adaptif ini dalam serangkaian simulasi yang menentukan fitur dan distribusi galaksi, materi antarbintang, serta materi gelap. Para peneliti fokus pada kumpulan data yang berisi banyak galaksi yang mirip dengan Bima Sakti dan sekitarnya.

Dengan menggunakan data pelatihan ini, jaringan saraf tiruan mempelajari bagaimana jarak, luminositas, dan gerakan galaksi yang sesuai berhubungan dengan kepadatan dan keberadaan materi gelap di lingkungannya. Jeong menjelaskan: “Berdasarkan apa yang telah dipelajari, sistem sekarang dapat mengenali struktur rinci dalam data baru dan mengisi beberapa celah.”

Untuk pemetaan sebenarnya, AI kemudian menerima data dari katalog galaksi Cosmicflow 3 dari 17.647 galaksi dalam radius 65 juta tahun cahaya di sekitar Bima Sakti. Dari informasi ini, sistem menentukan distribusi dan kepadatan materi gelap di area lokal kami.

Lihatlah senar “gelap”

Peta yang dibuat dengan kecerdasan buatan sekarang mengungkapkan untuk pertama kalinya bagaimana materi gelap didistribusikan di alam semesta lokal kita. “Fitur paling mencolok yang kami temukan adalah struktur filamen dari jaringan kosmik lokal,” kata para peneliti. Peta tersebut dengan jelas menunjukkan bahwa materi gelap didistribusikan di sekitar kita dalam struktur seperti kisi. Jadi, distribusi lokalnya serupa dengan yang juga dapat diamati di alam semesta yang jauh dan jauh.

Jeong berkata, “Keberadaan peta jaringan kosmik lokal membuka babak baru dalam studi kosmik.” “Karena sekarang kita dapat melihat bagaimana distribusi lokal materi gelap terkait dengan data astronomi lainnya, seperti emisi radioaktif spesifik.”

Ini, pada gilirannya, dapat memberikan informasi tentang sifat materi gelap yang masih misterius. Menurut salah satu hipotesis, partikel materi gelap dapat memusnahkan satu sama lain dengan memancarkan sinar-X atau sinar gamma. Jika ini benar, maka penyinaran ini seharusnya lebih tinggi di daerah dengan kepadatan materi gelap yang lebih tinggi – sebutan baru sekarang memungkinkan perbandingan ini.

Dinamika halus lingkungan kita

Peta baru ini juga memberikan wawasan tentang dinamika dan hubungan gravitasi dari banyak objek yang terlihat di alam semesta lokal. Misalnya, ini menunjukkan beberapa struktur besar yang terkenal seperti Lokalen Void, Wilayah ruang yang relatif kosong, di tepinya adalah Bima Sakti kita. “Data kecepatan menunjukkan bagaimana materi bergerak dari kekosongan lokal ke dalam struktur berserabut dan gugus galaksi yang berdekatan,” jelas para peneliti.

Beberapa string yang lebih besar dari jaringan papan cerita lokal juga akan terlihat di peta baru. Salah satunya ditemukan pada tahun 2015 Jembatan Materi Gelap Antara Cluster Lokal dan Cluster Super Virgo, tetapi juga Dinding Fornax, sebuah utas yang menghubungkan beberapa cluster galaksi. Menurut para astronom, ini membuktikan bahwa peta 3D baru menangkap interaksi dan dinamika materi yang terlihat dan tidak terlihat dengan baik.

Struktur yang tidak dikenal

Tapi menarik: pemetaan juga mengungkap beberapa struktur baru yang sebelumnya belum ditemukan. Ini mencakup banyak jembatan materi gelap yang lebih kecil yang menghubungkan galaksi tetangga. “Dengan bantuan peta baru, kami sekarang tahu di mana letak struktur filamen ini, jadi kami bisa langsung memeriksa jembatan tersembunyi antar galaksi ini,” kata Jeong.

Yang juga baru adalah satu-satunya koreksi yang ditemukan baru-baru ini untuk galaksi katai, gugus bola, dan arus bintang di dekat Bima Sakti dengan Tingkat lokal. Ini mencakup area berupa lempeng berdiameter sekitar 20 juta tahun cahaya, di mana galaksi Bima Sakti dan Andromeda dikelilingi oleh 12 galaksi besar.

Pengetahuan tentang struktur dan distorsi ini sekarang dapat memberikan lebih banyak informasi tentang bagaimana lingkungan kosmik kita menjadi seperti sekarang ini. “Saat materi gelap mendominasi dinamika alam semesta, ia juga menentukan takdir kita,” kata Jeong. Jika kita mengetahui hukum di balik distribusi mereka saat ini, kita secara kasar dapat memutar balik waktu dan memahami sejarah kosmik tetangga kita. (Jurnal Astrofisika, 2021; Doi: 10.3847 / 1538-4357 / abf040)

Ini adalah: Universitas Negeri Pennsylvania

31. Mei 2021

– Nadia Podbregar