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 обнаружил, где Вселенная хранит и где не хранит весь свой мусор — не только обычную материю, из которой состоят планеты, звезды, пыль, черные дыры, галактики, но и темную материю: таинственную невидимую массу, создающую большую гравитацию, чем может объяснить обычная материя.

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

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

Согласно нынешним моделям, на момент Большого Взрыва, все матовые Энергия во Вселенной сгустилась в сингулярность: единственная точка бесконечной плотности и чрезвычайно высокой температуры, которая внезапно взорвалась и извергла кварки, которые быстро объединились, образовав суп из протонов, нейтронов и ядер. Атомы водорода и гелия появились несколько сотен тысяч лет спустя; из них была создана вся Вселенная.

Как эти ранние атомы распространялись, охлаждались, слипались, образовывали звезды, скалы и пыль — это детективная работа, основанная на том, как Вселенная вокруг нас выглядит сегодня. 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. На самом деле, большая часть материи во Вселенной — около 75 процентов — совершенно невидима для наших нынешних методов обнаружения.

Мы обнаружили ее только косвенно, потому что она создает более сильные гравитационные поля, чем должно быть. исходя из количества нормального вещества. Это проявляется в таких явлениях, как галактики, вращающиеся быстрее, чем должны, и небольшой причуде Вселенной, которую мы называем гравитационным линзированием.

Когда что-то во Вселенной имеет достаточную массу — например, скопление из тысяч галактик – гравитационное поле вокруг него 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 свет. Эти линзы также прочнее, чем должны быть, если бы они были созданы только из обычной материи.

Чтобы составить карту материи во Вселенной, исследователи сравнили данные гравитационных линз, собранные двумя разными исследованиями — Темной энергией. Обзор, в ходе которого были собраны данные в ближнем ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазоне длин волн; и Телескоп Южного полюса, который собирает данные о космическом микроволновом фоне, слабых следах излучения, оставшихся после Большого взрыва.

Благодаря перекрестному сравнению этих двух наборов данных, полученных двумя разными инструментами, исследователи могут быть гораздо более уверены в своих результатах.

«Это работает примерно так же, как перекрестная проверка, так что это 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 работу. p>

Ведущие авторы двух других статей –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 линзирование космического микроволнового фона, затем можно экстраполировать, чтобы сделать вывод о распределении материи во Вселенной.

Затем эту карту можно сравнить к моделям и симуляциям эволюции Вселенной, чтобы увидеть, соответствует ли наблюдаемое распределение материи теории.

Исследователи провели некоторые сравнения 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.

В этом нет ничего удивительного. — 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.

Предстоит еще много работы; 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 собственные исследования таинственной, темной истории Universe.

Исследование опубликовано в Physical Review D. Три документа доступны на сервере препринтов arXiv, их можно найти здесь, здесь и здесь.