Para ilmuwan di University of Chicago telah menggunakan lensa gravitasi lemah untuk memetakan materi gelap dan energi gelap di wilayah langit yang luas, mengonfirmasi model kosmologi standar. Dengan menganalisis gambar arsip teleskop, tim memperluas pengukuran bentuk galaksi, menyelesaikan perdebatan tentang pertumbuhan struktur kosmik. Temuan mereka menyelaraskan pengamatan alam semesta terdekat dengan data alam semesta awal dari latar belakang radiasi mikrogelombang kosmik.
Dalam model Lambda-CDM standar, materi gelap dan energi gelap membentuk sekitar 95 persen alam semesta, memengaruhi pembentukan galaksi dan ekspansi kosmik tanpa memancarkan cahaya. Astrophysikawan di University of Chicago menangani ini dengan mempelajari distorsi halus pada bentuk galaksi jauh yang disebabkan oleh lensa gravitasi, fenomena di mana massa membelokkan jalur cahaya.
Dark Energy Survey (DES), yang dilakukan dari 2013 hingga 2019, menggunakan Dark Energy Camera pada Teleskop Blanco 4 meter di Cerro Tololo Inter-American Observatory di Chili untuk mengukur bentuk lebih dari 150 juta galaksi di seluruh 5.000 derajat persegi langit. Membangun di atas ini, proyek Dark Energy Camera All Data Everywhere (DECADE) menggabungkan gambar arsip tambahan, hampir menggandakan dataset untuk mencakup bentuk dari lebih dari 100 juta galaksi di ribuan derajat persegi tambahan.
"Pengukuran lensa lemah paling baik untuk menyelidiki 'kebulatan' materi," jelas Dhayaa Anbajagane, mahasiswa PhD di Astronomi dan Astrofisika serta analis utama pada makalah DECADE. "Mengukur kebulatan ini memberikan pencerahan tentang asal dan evolusi struktur seperti galaksi dan gugus galaksi."
Jarak ke galaksi-galaksi ini diperkirakan melalui redhift, pergeseran cahaya ke panjang gelombang yang lebih merah yang menunjukkan kecepatan resesi. Menyesuaikan data dengan model Lambda-CDM, yang mencakup energi gelap, materi gelap, materi biasa, neutrino, dan radiasi, hasilnya sesuai dengan prediksi pertumbuhan struktur kosmik. Chihway Chang, profesor associate di Astronomi dan Astrofisika serta pemimpin DECADE, mencatat, "Ini adalah model yang telah diuji dengan baik yang telah bertahan dari banyak pemeriksaan dalam dekade terakhir, dan titik data kami akan menambah cerita itu."
Yang krusial, temuan menunjukkan tidak ada ketegangan antara lensa lemah dan pengamatan latar belakang radiasi mikrogelombang kosmik, menangani perdebatan lima tahun. Menggabungkan DECADE dengan data DES menciptakan katalog 270 juta galaksi yang mencakup 13.000 derajat persegi—sepertiga langit—dirilis ke komunitas ilmiah musim gugur ini.
Alex Drlica-Wagner, ilmuwan Fermilab dan profesor associate UChicago yang memimpin pengamatan DECADE, menyoroti inovasi proyek: "Tidak jelas bahwa dataset DECADE akan memiliki kualitas yang cukup untuk analisis kosmologi, tetapi kami telah menunjukkan bahwa itu memang dapat menghasilkan hasil yang kuat."
Penggunaan tidak konvensional gambar yang digunakan kembali ini, yang diambil untuk tujuan beragam seperti mempelajari galaksi kerdil atau bintang, menunjukkan potensi untuk survei masa depan seperti Vera C. Rubin Legacy Survey of Space and Time. Upaya ini melibatkan kolaborasi di antara UChicago, Fermilab, National Center for Supercomputing Applications di University of Illinois Urbana-Champaign, Argonne National Laboratory, University of Wisconsin-Madison, dan mitra global. Hasilnya muncul di Open Journal of Astrophysics, dengan makalah utama yang merinci katalog bentuk lensa lemah baru dari 107 juta galaksi.