Тамна материја је невидљива за све наше инструменте, али то не значи да је нема. Довољно велики радио телескоп требао би бити у могућности пресликати зрачење из прегалактичког водоника - формираног убрзо након великог праска и бити видљив у свим смјеровима. Свака тамна материја која интервенира ће искривити ово зрачење, попут валовања у базену, откривајући његово присуство и количину.
Док нам светлост путује из удаљених објеката његов пут је лагано савијен гравитационим ефектима ствари које пролазе. Овај ефекат је први пут примећен 1919. године због светлости удаљених звезда које пролазе близу површине Сунца, што је доказало да је Еинстеинова теорија гравитације бољи опис стварности од Њутонове. Савијање изазива детекцију изобличења слика удаљених галаксија аналогно изобличењу удаљене сцене посматране кроз лоше окно или одражену у искривљеном језеру. Јачина изобличења може се користити за мерење јачине гравитације предњих објеката и самим тим њихове масе. Ако су мерења изобличења доступна за довољно велики број удаљених галаксија, оне се могу комбиновати како би се направила мапа целокупне масе предњег дела.
Ова техника је већ произвела прецизна мерења типичних маса повезаних са предњим галаксијама, као и мапа маса за бројне појединачне галаксије. Ипак трпи нека основна ограничења. Чак и велики телескоп у свемиру може видети само ограничен број позадинских галаксија, максимално око 100.000 на сваком комаду неба величине Пуног Месеца. Мерења од око 200 галаксија морају се упоређивати заједно да би се открио сигнал гравитационог изобличења, тако да је најмања површина за коју се може замислити маса око 0,2% од пуног Месеца. Добијене слике су неприхватљиво замагљене и превише су зрнате за многе сврхе. На пример, на таквим мапама са било каквим поверењем могу се уочити само највећи груди материје (највећи кластери галаксија). Други проблем је што многе удаљене галаксије чије изобличење се мери налазе испред многих масних комадића које би неко желео да преслика, па њихова гравитација није под утицајем. Да би се направила оштра слика масе у датом смеру, потребни су удаљенији извори и потребно их је много више. Научници МПА Бен Метцалф и Симон Вхите показали су да радио емисија која нам долази из епохе пре формирања галаксија може пружити такве изворе.
Отприлике 400.000 година након Великог праска, Универзум се довољно охладио да се скоро сва његова обична материја претворила у дифузни, скоро уједначени и неутрални гас водоника и хелијума. Неколико стотина милиона година касније гравитација је појачала неједнакости до тачке у којој су се могле формирати прве звезде и галаксије. Њихова ултраљубичаста светлост је поново загрејала дифузни гас. Током овог поновног загревања и дуже време пре њега, дифузни водоник је био топлији или хладнији од радијације преостале из Великог праска. Као резултат тога, мора да апсорбује или емитује радио таласе таласне дужине 21 цм. Ширење Универзума доводи до тога да је данас ово зрачење видљиво на таласним дужинама од 2 до 20 метара, а тренутно се гради низ радио-телескопа ниске фреквенције. Један од најнапреднијих је низ фреквенција (ЛОФАР) у Холандији, пројекат у којем Институт за астрофизику Мак Планцк планира да преузме значајну улогу, заједно са низом других немачких институција.
Прегалактички водоник има структуре свих величина које су претече галаксија, а има и до 1000 тих структура на различитим удаљеностима дуж сваке видне линије. Радио-телескоп може их раздвојити јер структуре на различитим удаљеностима дају сигнале на различитим посматраним таласним дужинама. Метцалф и Вхите показују да би гравитационо изобличење ових структура омогућило радио-телескопу да произведе слике високе резолуције расподјеле космичке масе које су више од десет пута оштрије од најбољих које се могу направити коришћењем изобличења галаксије. Објект сличан маси нашем Млијечном путу могао би се открити све до времена када је Универзум био само 5% његове садашње старости. Такво снимање високе резолуције захтева изузетно велики низ телескопа, који покрива подручје дужине око 100 км. Ово је 100 пута већа од планиране за густо покривени централни део ЛОФАР-а, и око 20 пута већа од густо прекривеног језгра низа квадратних километара (СКА), највећег таквог објекта који се тренутно расправља. Такав џиновски телескоп могао би да пресликава целокупну гравитациону дистрибуцију масе Универзума, пружајући коначну мапу поређења за слике произведене од других телескопа који истичу само мали део масе који емитује зрачење које могу да детектују.
Међутим, не морамо чекати да џиновски телескоп постигне неуспоредиве резултате ове технике. Једно од најважнијих питања тренутне физике је боље разумевање мистериозне Мрачне енергије која тренутно покреће убрзано ширење Универзума. Метцалф и Вхите показују да су масне мапе великог дела неба направљене инструментом попут СКА-е да би мерио својства Тамне енергије тачније од било које претходно предложене методе, више од 10 пута тачније од масених мапа сличних величина на основу гравитационог изобличења оптичких слика галаксија.
Изворни извор: Издање новости из Института Мак Планцк за астрофизику
