3D-Positions- und Forminformationen für jede Galaxie halfen dabei, das Ausmaß der Ausrichtung relativ zu entfernten Galaxien zu messen. Bildnachweis: KyotoU/Jake Tobiyama
Wissenschaftler haben bestätigt, dass die intrinsischen Ausrichtungen von Galaxien dunkle Materie und dunkle Energie auf kosmologischer Ebene untersuchen können, was die allgemeine Relativitätstheorie auf weiten räumlichen Skalen unterstützt. Die Natur der Dunklen Energie und der kosmischen Beschleunigung bleibt jedoch ungelöst.
Einstein würde zustimmend nicken. Die Allgemeine Relativitätstheorie kann sogar in den entferntesten Bereichen des Universums gelten.
Jetzt haben Wissenschaftler internationaler Forschungseinrichtungen, einschließlich der Universität Kyoto, bestätigt, dass die intrinsischen Ausrichtungen von Galaxien Eigenschaften aufweisen, die es ihnen ermöglichen, eine mächtige Sonde für dunkle Materie und dunkle Energie auf kosmologischer Ebene zu sein.
Durch das Sammeln von Beweisen dafür, dass die Verteilung von Galaxien, die mehr als zehn Millionen Lichtjahre entfernt sind, den Gravitationseffekten der Dunklen Materie unterliegt, gelang es dem Team, die allgemeine Gravitationstheorie auf riesigen räumlichen Skalen zu testen. Das internationale Team analysierte die Positionen und Orientierungen von Galaxien, die aus archivierten Daten von 1,2 Millionen Galaxienbeobachtungen gewonnen wurden. Mit Hilfe verfügbarer 3D-Positionsinformationen jeder Galaxie charakterisierte die resultierende statistische Analyse quantitativ, inwieweit die Ausrichtung entfernter Galaxien ausgerichtet ist.
„Diese Ausrichtungen, die hauptsächlich durch Wechselwirkungen mit nahen Objekten erzeugt werden, wurden als systematisches Rauschen bei der Messung des schwachen Linseneffekts angesehen“, erklärt Hauptautor Atsushi Taruya vom Yukawa Institute for Theoretical Physics der KyotoU.
„Wir haben auch erfolgreich die Rate gemessen, mit der die Galaxienverteilung aufgrund der Schwerkraft allmählich dichter wird, was mit der allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmt“, sagt Teppei Okumura vom Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics.
„Unsere Forschung hat die allgemeine Relativitätstheorie im fernen Universum bestätigt, aber die Natur der dunklen Energie oder der Ursprung der kosmischen Beschleunigung bleibt immer noch ungelöst“, fügt Okumura hinzu.
Die archivierten Daten, die aus dem Sloan Digital Sky Survey und dem Baryon Oscillation Spectroscopic Survey stammen, bestehen aus drei Galaxienproben, die aufgrund ihrer Helligkeit und Entfernung ausgewählt wurden. Darüber hinaus halfen 3D-Positionen und Forminformationen für jede Galaxie, das Ausmaß der Ausrichtung relativ zu entfernten Galaxien zu messen.
Die Ergebnisse des Modells des Teams wurden durch theoretische Berechnungen bestätigt und lieferten Taruya und Okumura starke Beweise dafür, dass die Orientierungen dieser Galaxien miteinander verwandt sind, was auf kosmologischer Ebene ein stärkeres Argument für die Allgemeine Relativitätstheorie darstellt.
„Aktuelle Bestrebungen wie das Subaru-Teleskop-Projekt werden extrem hochwertige und hochpräzise Beobachtungsdaten liefern. Diese werden innovative kosmologische Forschung anführen, die die intrinsischen Ausrichtungen nutzt, um Licht in die Natur der dunklen Energie zu bringen“, bemerkt Taruya.
Referenz: „First Constraints on Growth Rate from Redshift-space Ellipticity Correlations of SDSS Galaxies at 0.16 < z < 0.70“ von Teppei Okumura und Atsushi Taruya, 13. März 2023, Der Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.
DOI: 10.3847/2041-8213/acbf48