Questi dati confermano la teoria di Einstein su come le strutture massicce crescono e piegano la luce, durante l'intero arco di vita dell'universo di 14 miliardi di anni.
"Abbiamo mappato la materia oscura attraverso il cielo fino alle distanze più grandi e vediamo chiaramente le caratteristiche di questo mondo invisibile che si estendono per centinaia di milioni di anni luce", ha detto nel comunicato Blake Sherwin, professore di cosmologia all'Università di Cambridge che ha guidato il team ACT. "Sembra proprio come prevedono le nostre teorie".

Nonostante costituisca l'85% dell'universo e ne influenzi l'evoluzione, la materia oscura è difficile da rilevare perché non interagisce con la luce o altre forme di radiazione elettromagnetica. Per quanto ne sappiamo, la materia oscura interagisce solo con la gravità. La collaborazione ACT, composta da 160 ricercatori, ha analizzato i dati raccolti dall'Atacama Cosmology Telescope della National Science Foundation nelle alte Ande cilene, osservando la luce emanata agli arbori dell'Universo, appena 380.000 anni anni dopo il Big Bang. Questa luce è nota come radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB) e viene utilizzata dalla nuova mappa come una sorta di retroilluminazione per delineare tutta la materia tra noi e il Big Bang.

"È un po' come una silhouette ma invece di avere solo il nero della sagoma, abbiamo la consistenza e i grumi di materia oscura, come se la luce fluisse attraverso una tenda di tessuto con molti nodi e protuberanze", ha detto Suzanne Staggs , direttrice dell'ACT e professoressa di fisica alla Henry DeWolf Smyth di Princeton. "La famosa immagine blu e gialla della CMB è un'istantanea di com'era l'universo in una singola epoca, circa 13 miliardi di anni fa, e ora invece ci fornisce informazioni su tutte le epoche successive".

"Abbiamo creato una nuova mappa di massa utilizzando le distorsioni della luce lasciate dal Big Bang", ha spiegato Mathew Madhavacheril, assistente professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università della Pennsylvania. "Sorprendentemente, fornisce misurazioni che mostrano che sia le 'irregolarità' dell'universo, sia la velocità con cui sta crescendo dopo 14 miliardi di anni di evoluzione, proprio in linea con il nostro modello standard di cosmologia basato sulla teoria della gravità di Einstein".

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La radiazione cosmica di fondo CMB, antica luce emessa quando l'universo era infante, ha viaggiato per miliardi di anni, testimoniando la formazione di stelle, galassie e ammassi di galassie. I campi gravitazionali di questi enormi oggetti hanno influenzato il percorso della luce CMB. A sinistra c'è il Big Bang; le linee ondulate illustrano la distorsione causata dalla materia oscura e dalla materia regolare delle galassie; a destra c'è un'immagine della luce deformata ricevuta dall'Atacama Cosmological Telescope (ACT). In basso a sinistra c'è la nuova mappa della materia oscura realizzata dal team ACT, una visualizzazione di tutta la materia nel percorso della luce CMB. Le regioni arancioni mostrano dove c'è più massa; viola dove ce ne è di meno.
Crediti: Lucy Reading-Ikkanda / Simons Foundation e ACT Collaboration

Sherwin ha aggiunto, "i nostri risultati forniscono anche nuove intuizioni per il dibattito in corso che alcuni hanno chiamato 'crisi della cosmologia'", spiegando che questa "crisi" deriva da misurazioni recenti che utilizzano una luce di fondo diversa, quella emessa dalle stelle nelle galassie piuttosto che dalla CMB. Tali dati hanno suggeriscono che la materia oscura non fosse abbastanza grumosa secondo il modello standard della cosmologia e hanno portato a temere che il modello potesse essere violato. Tuttavia, gli ultimi risultati del team di ACT sono stati in grado di valutare con precisione che i grandi grumi visti in questa immagine sono della giusta dimensione.

ACT, che ha operato per 15 anni, è stato dismesso nel settembre 2022. In futuro, l'Osservatorio Simons condurrà osservazioni dallo stesso sito: il nuovo telescopio. dovrebbe iniziare le operazioni nel 2024 e sarà in grado di mappare il cielo quasi 10 volte più velocemente di ACT.