علماء في جامعة شيكاغو استخدموا الانحراف الجاذبي الضعيف لرسم خريطة المادة المظلمة والطاقة المظلمة عبر منطقة واسعة من السماء، مؤكدين النموذج الكوني القياسي. من خلال تحليل صور التلسكوبات الأرشيفية، وسّع الفريق قياسات أشكال المجرات، محلاً الجدل حول نمو الهياكل الكونية. تتوافق نتائجهم مع ملاحظات الكون القريب وبيانات الكون المبكر من الخلفية الكونية للموجات الدقيقة.
في نموذج لامبدا-سي دي إم القياسي، تشكل المادة المظلمة والطاقة المظلمة نحو 95 في المئة من الكون، مؤثرتين في تشكل المجرات والتمدد الكوني دون إصدار ضوء. تناول فلكيو الفيزياء في جامعة شيكاغو هذا من خلال دراسة التشوهات الدقيقة في أشكال المجرات البعيدة الناتجة عن الانحراف الجاذبي، وهو ظاهرة ينحرف فيها الضوء بفعل الكتلة.
إجراء استطلاع طاقة مظلمة (DES) من 2013 إلى 2019 استخدم كاميرا طاقة مظلمة على تلسكوب بلانكو بقطر 4 أمتار في مرصد سيرو تولولو بين الأمريكيين في تشيلي لقياس أشكال أكثر من 150 مليون مجرة عبر 5000 درجة ربعية من السماء. بناءً عليه، دمج مشروع كاميرا طاقة مظلمة جميع البيانات في كل مكان (DECADE) صور أرشيف إضافية، مما ضاعف التقريباً مجموعة البيانات لتشمل أشكال أكثر من 100 مليون مجرة عبر آلاف الدرجات الربعية الإضافية.
"قياسات الانحراف الضعيف هي الأفضل لاستكشاف 'التكتل' للمادة"، شرح ذياها أنباجاغاني، طالب دكتوراه في علم الفلك وعلم الفيزياء الفلكية ومحلل رئيسي في أوراق DECADE. "كمية هذا التكتل تضيء على أصل وتطور الهياكل مثل المجرات ومجموعات المجرات".
تم تقدير المسافات إلى هذه المجرات عبر الاحمرار الشعاعي، وهو تحول الضوء إلى أطوال موجية أكثر احمراراً يشير إلى سرعة الابتعاد. تعديل البيانات مع نموذج لامبدا-سي دي إم، الذي يشمل الطاقة المظلمة والمادة المظلمة والمادة العادية والنيوترينو والإشعاع، تطابقت النتائج مع التوقعات لنمو الهياكل الكونية. قالت تشيواي تشانغ، أستاذة مشاركة في علم الفلك وعلم الفيزياء الفلكية ورئيسة DECADE: "هذا نموذج تم اختباره جيداً نجا من العديد من الفحوصات في العقد الماضي، وسيضيف نقطة بياناتنا إلى تلك القصة".
حاسمًا، أظهرت النتائج عدم وجود توتر بين قياسات الانحراف الضعيف وملاحظات الخلفية الكونية للموجات الدقيقة، معالجة جدل استمر خمس سنوات. دمج DECADE مع بيانات DES أنشأ كتالوجاً لـ270 مليون مجرة تمتد عبر 13000 درجة ربعية —ثلث السماء— تم إصداره للمجتمع العلمي هذا الخريف.
أليكس درليكا-واگنر، عالمة في Fermilab وأستاذة مشاركة في UChicago التي قادت ملاحظات DECADE، سلطت الضوء على ابتكار المشروع: "لم يكن واضحاً أن مجموعة بيانات DECADE ستكون بجودة كافية لإجراء تحليل كوني، لكننا أظهرنا أنها يمكن أن تنتج نتائج قوية بالفعل".
هذا الاستخدام غير التقليدي للصور المعاد استخدامها، الملتقطة لأهداف متنوعة مثل دراسة المجرات القزمة أو النجوم، يظهر الإمكانيات لاستطلاعات مستقبلية مثل استطلاع فيرا سي روبين للفضاء والزمن. شارك في الجهد تعاون بين UChicago وFermilab ومركز التطبيقات الحاسوبية الخارقة الوطني في جامعة إلينوي أوربانا-شامبين ومختبر أرغون الوطني وجامعة ويسكونسن-ماديسون وشركاء عالميين. تظهر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية المفتوحة، مع الورقة الرئيسية التي تفصل كتالوج شكل انحراف ضعيف جديد لـ107 مليون مجرة.