ダークマターはすべての楽器からは見えませんが、それが存在しないという意味ではありません。十分な大きさの電波望遠鏡は、ビッグバンの直後に形成され、全方向から見える銀河前水素からの放射線をマッピングできる必要があります。介在する暗黒物質は、池のさざ波のようにこの放射を歪め、その存在と量を明らかにします。
光が遠方の物体から私たちに伝わるとき、通過する物体の重力効果によって光の経路がわずかに曲がります。この効果は、1919年に太陽の表面近くを通過する遠方の星の光で最初に観察され、アインシュタインの重力理論がニュートンよりも現実をよく説明していることを証明しました。曲がりは、貧弱な窓ガラスを通して見られる、または波状の湖に反射される遠方のシーンの歪みに類似した、遠方の銀河の画像の検出可能な歪みを引き起こします。歪みの強さを使用して、前景オブジェクトの重力の強さを測定できます。十分な数の遠方の銀河の歪み測定が利用できる場合は、これらを組み合わせて前景の質量全体のマップを作成できます。
この手法では、前景銀河に関連する典型的な質量の正確な測定値と、多数の個々の銀河クラスターの質量マップがすでに生成されています。それにもかかわらず、いくつかの基本的な制限に悩まされています。宇宙にある大きな望遠鏡でさえ、限られた数の背景の銀河しか見ることができません。満月のサイズの空の各パッチで最大約10万個です。重力歪み信号を検出するには、約200個の銀河の測定値を平均化する必要があるため、質量を画像化できる最小領域は、満月の約0.2％です。結果の画像は許容できないほどにぼやけており、多くの目的には粗すぎます。たとえば、非常に大きな物質の塊（銀河の最大のクラスター）だけが、このようなマップでどのような自信を持って見つけられます。 2番目の問題は、歪みが測定される遠方の銀河の多くが、マッピングしたい多くの質量の塊の前にあり、重力の影響を受けないことです。所定の方向に質量の鮮明な画像を作成するには、より遠い線源が必要であり、さらに多くの線源が必要です。 MPAの科学者であるBen MetcalfとSimon Whiteは、銀河が形成される前の時代から到来する電波放射がそのような線源を提供できることを示しました。
ビッグバンから約40万年後、宇宙は十分に冷却され、ほとんどすべての通常の物質は、水素とヘリウムの拡散したほぼ均一な中性ガスに変わりました。数億年後、重力によって不均一性が増幅され、最初の星や銀河が形成されるようになりました。次に、彼らの紫外光が拡散ガスを再び加熱した。この再加熱中およびその前の長期間、拡散水素はビッグバンからの放射よりも高温または低温でした。その結果、波長21 cmの電波を吸収または放出する必要があります。宇宙の拡大により、この放射は今日2〜20メートルの波長で見えるようになり、多くの低周波電波望遠鏡が現在それを検索するために構築されています。最も進んだものの1つは、オランダの低周波数アレイ（LOFAR）です。このプロジェクトでは、マックスプランク宇宙物理学研究所が他の多くのドイツの機関と共に重要な役割を果たすことを計画しています。
銀河系前水素は銀河の前駆体であるすべてのサイズの構造を持ち、すべての視線に沿って異なる距離にこれらの構造が最大1000個あります。電波望遠鏡はこれらを分離することができます。これは、異なる距離にある構造は、異なる観測波長の信号を提供するためです。 MetcalfとWhiteは、これらの構造の重力歪みにより、電波望遠鏡が銀河の歪みを使用して作成できる最高のものよりも10倍以上シャープな宇宙質量分布の高解像度画像を生成できることを示しています。質量が私たちの天の川に似ている天体は、宇宙が現在の年齢の5％しかなかった頃までずっと検出できました。このような高解像度のイメージングには、非常に大きな望遠鏡アレイが必要であり、直径約100 kmの領域を密にカバーします。これは、LOFARの密に覆われた中央部分に計画されているサイズの100倍であり、現在議論されている最大の施設である平方キロメートルアレイ（SKA）の密に覆われたコアの約20倍の大きさです。そのような巨大な望遠鏡は、宇宙の重力質量分布全体をマッピングし、検出できる放射線を放出する質量のごく一部のみを強調表示する他の望遠鏡によって生成された画像の最終的な比較マップを提供できます。
ただし、巨大な望遠鏡がこの技術から比類のない結果を得るのを待つ必要はありません。現在の物理学で最も差し迫った問題の1つは、現在宇宙の加速された拡大を推進している神秘的なダークエネルギーのより良い理解を得ることです。 MetcalfとWhiteは、SKAのような機器で作成された大部分の空の質量マップが、以前に提案された方法よりも正確にダークエネルギーの特性を測定できることを示しています。銀河の光学画像の歪み。
元のソース：Max Planck Institute for Astrophysicsニュースリリース
