Ученые раскрыли самую точную карту всей материи во Вселенной

Ученые раскрыли самую точную карту всей материи во Вселенной

Гигантские усилия огромной международной группы ученых только что дали нам самую точную карту всей материи во Вселенной, полученную на сегодняшний день.

Объединив данные двух крупных исследований, международное сотрудничество показало, где Вселенная хранит и не хранит весь свой мусор — не только обычную материю, из которой состоят планеты, звезды, пыль, черные дыры , галактики, но и темную материю . а также: таинственная невидимая масса, создающая большую гравитацию, чем может объяснить обычная материя.

Полученная карта, показывающая, где материя собиралась за 13,8 миллиардов лет существования Вселенной, станет ценным справочником для ученых, стремящихся понять, как развивалась Вселенная.

Действительно, результаты уже показывают, что материя распределена не совсем так, как мы думали, что предполагает, что в текущей стандартной космологической модели чего-то не хватает .

Согласно современным моделям, в момент Большого взрыва вся материя во Вселенной была сконденсирована в сингулярность: единая точка бесконечной плотности и чрезвычайно высокой температуры, которая внезапно взорвалась и извергла кварки, которые быстро объединились, чтобы сформировать суп из протоны, нейтроны и ядра. Атомы водорода и гелия появились несколько сотен тысяч лет спустя; из них была создана вся Вселенная.

То, как эти ранние атомы распространялись, охлаждались, слипались, образовывали звезды, скалы и пыль, — это детективная работа, основанная на том, как сегодня выглядит Вселенная вокруг нас. И одна из главных подсказок, которую мы использовали, заключается в том, где сейчас находится вся материя, потому что ученые могут работать в обратном направлении, чтобы выяснить, как она туда попала.

Но мы не можем видеть все это. Фактически, большая часть материи во Вселенной — около 75 процентов — совершенно невидима для наших нынешних методов обнаружения.

Мы обнаружили его только косвенно, потому что он создает более сильное гравитационное поле, чем должно быть, исходя только из количества обычной материи. Это проявляется в таких явлениях, как галактики, вращающиеся быстрее, чем должны, и в небольшой причуде Вселенной, которую мы называем гравитационным линзированием .

Когда что-то во Вселенной имеет достаточную массу — например, скопление из тысяч галактик — гравитационное поле вокруг этого становится достаточно сильным, чтобы влиять на кривизну самого пространства-времени.

Это означает, что любой свет, проходящий через эту область пространства, движется по искривленному пути, что приводит к искажению и увеличению света. Эти линзы тоже прочнее, чем должны быть, если бы они были созданы только из обычной материи.

Чтобы нанести на карту материю во Вселенной, исследователи сравнили данные гравитационных линз, собранные двумя разными обзорами: Dark Energy Survey , в ходе которого были собраны данные в ближнем ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах; и Телескоп Южного полюса , который собирает данные о космическом микроволновом фоне , слабых следах излучения, оставшихся после Большого взрыва.

Путем перекрестного сравнения этих двух наборов данных, полученных двумя разными инструментами, исследователи могут быть гораздо более уверены в своих результатах.

«Это работает как перекрестная проверка, поэтому становится гораздо более надежным измерением, чем если бы вы просто использовали одно или другое», — говорит астрофизик Чихвей Чанг из Чикагского университета, который был ведущим автором одной из трех статей, описывающих работай.

Ведущими авторами двух других статей являются физик Юки Омори из Института космологической физики им. Кавли и Чикагского университета, а также ученый-телескоп Тим Эбботт из Межамериканской обсерватории Серро-Тололо NOIRLab.

Полученная карта, основанная на положениях галактик, линзировании галактик и линзировании космического микроволнового фона, может быть затем экстраполирована, чтобы сделать вывод о распределении материи во Вселенной.

Затем эту карту можно сравнить с моделями и симуляциями эволюции Вселенной, чтобы увидеть, соответствует ли наблюдаемое распределение материи теории.

Исследователи провели несколько сравнений и обнаружили, что их карта в основном соответствует текущим моделям. Но не совсем. Между наблюдением и предсказанием были очень небольшие различия; Распределение материи, как обнаружили исследователи, менее комковатое и более равномерное, чем предсказывают модели.

Это говорит о том, что наши космологические модели могут нуждаться в корректировке.

На самом деле это не удивительно — есть несколько несоответствий между космологическими наблюдениями и теорией, которые, кажется, предполагают , что мы где-то упускаем одну или две хитрости ; и выводы группы согласуются с предыдущей работой, но чем точнее и полнее будут наши данные, тем больше вероятность того, что мы устраним эти несоответствия.

Есть еще работа, которую нужно сделать; результаты еще не определены. Добавление дополнительных опросов поможет уточнить карту и подтвердить (или опровергнуть) выводы команды.

И, конечно же, сама карта поможет другим ученым провести собственное расследование загадочной, туманной истории Вселенной.


Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен

Поделись публикацией

Самые популярные публикации


Следи за нами в социальных сетях