Snevde visjoner om den kosmiske mikrobølgebakgrunnen - det tidligste detekterbare lyset - lar astronomer kartlegge den totale mengden synlig og usynlig materie i hele universet.
Omtrent 85 prosent av all materie i universet er mørk materie, usynlig for selv de kraftigste teleskopene, men detekterbar ved gravitasjonstrekket.
For å finne mørk materie, ser astronomer etter en effekt som kalles gravitasjonslinsing: når gravitasjonstrekket av mørk materie bøyer seg og forsterker lys fra et fjernere objekt. I sin mest eksentriske form resulterer det i flere bueformede bilder av fjerne kosmiske objekter.
Men det er ett forbehold her: for å oppdage mørk materie må det være et objekt rett bak det. Stjernene må justeres.
I en fersk undersøkelse ledet av Dr. James Geach fra University of Hertfordshire i Storbritannia, har astronomer i stedet sett blikket på den kosmiske mikrobølgebakgrunnen (CMB).
"CMB er det fjerneste / eldste lyset vi kan se," sa Dr. Geach til Space Magazine. "Det kan betraktes som en overflate, som belyser hele universet."
Fotonene fra CMB har slynget seg mot Jorden siden universet bare var 380 000 år gammelt. Et enkelt foton har hatt sjansen til å komme inn i mye materie, og har effektivt prøvet ut all materien i universet langs synslinjen.
"Så vårt syn på CMB er litt forvrengt fra hvordan det iboende ser ut - litt som å se på mønsteret på bunnen av et svømmebasseng," sa Dr. Geach.
Ved å legge merke til de små forvrengningene i CMB, kan vi undersøke all den mørke saken gjennom hele universet. Men å gjøre nettopp dette er ekstremt utfordrende.
Teamet observerte den sørlige himmelen med South Pole Telescope, et 10 meter teleskop designet for observasjoner i mikrobølgeovnen. Denne store, banebrytende undersøkelsen produserte et CMB-kart over den sørlige himmelen, som var i samsvar med tidligere CMB-data fra Planck-satellitten.
De karakteristiske signaturene av gravitasjonslinser ved å gripe inn stoff kan ikke trekkes ut av øyet. Astronomer stolte på bruken av en velutviklet matematisk prosedyre. Vi vil ikke gå inn i de ekle detaljene.
Dette produserte et "kart over den totale projiserte massetettheten mellom oss og CMB. Det er ganske utrolig hvis du tenker på det - det er en observasjonsteknikk for å kartlegge all massen i universet, helt tilbake til CMB, ”forklarte Dr. Geach.
Men teamet fullførte ikke analysen der. I stedet fortsatte de å måle CMB-linsingen på plasseringene av kvasarer - kraftige supermassive sorte hull i sentrum av de tidligste galaksene.
"Vi fant ut at regioner på himmelen med en stor tetthet av kvasarer har et tydelig sterkere CMB-linsesignal, noe som antyder at kvasarer faktisk er lokalisert i store målestrukturer," sier Dr. Ryan Hickox fra Dartmouth College - andre forfatter på studien - fortalte Space Magazine.
Til slutt ble CMB-kartet brukt for å bestemme massen til disse mørke stoff-glorieene. Disse resultatene samsvarte med de som ble bestemt i eldre studier, som så på hvordan kvasarene samlet seg i verdensrommet, uten referanse til CMB i det hele tatt.
Konsekvente resultater mellom to uavhengige målinger er et kraftig vitenskapelig verktøy. I følge Dr. Hickox viser det at "vi har en sterk forståelse av hvordan supermassive sorte hull bor i store strukturer, og at (nok en gang) Einstein hadde rett."
Oppgaven er akseptert for publisering i Astrophysical Journal Letters og er tilgjengelig for nedlasting her.
