Дивовижний результат досліджень щодо розподілу речовини у Всесвіті

Вчені опублікували нові карти, отримані на основі даних опитування Кілограду (KiDS). Вони показують, що Всесвіт майже на 10 відсотків однорідніший, ніж передбачено стандартною космологічною моделлю. У дослідженні взяв участь польський вчений доктор Мацей Біліцький з Центру теоретичної фізики Польської академії наук у Варшаві.

Міжнародна команда астрономів використовує камеру OmegaCAM, встановлену на дослідницькому телескопі VLT (VST) в обсерваторії Паранал в Чилі, що є частиною Європейської південної обсерваторії (ESO). Нові результати представлені у п’яти наукових роботах, три з яких з’явилися у п’ятницю.

Нова карта KiDS охоплює 1000 квадратних градусів, що відповідає 5 відсоткам. небо, доступне для космологічного спостереження. Аналіз включав 31 мільйон галактик, найдальша з яких знаходиться до 10 мільярдів світлових років від нас.

Дослідження неба KiDS зосереджено на галактиках для створення карт розподілу речовини у Всесвіті. Вчені використовують т. Зв явище слабкого гравітаційного лінзування. Світло від далеких галактик злегка зігнуте на шляху до нас гравітаційними полями, що виникають внаслідок наявності великих скупчень речовини, наприклад, у скупченнях галактик. Виходячи з цього, робиться висновок, наскільки сильно накопичується речовина на найбільших космічних масштабах. Це стосується всієї матерії, що виникає у Всесвіті, як звичайної матерії, яку ми знаємо щодня, так і невидимої більш темної матерії, яка складає переважну більшість матерії у просторі.

З плином часу, завдяки гравітаційним взаємодіям, речовина утворює скупчення, і, отже, Всесвіт стає все менш однорідною. Водночас відомо про розширення Всесвіту, що уповільнює утворення таких кластерів. Обидва ці процеси регулюються законами сили тяжіння, тому їх вивчення є надзвичайно важливим для підтвердження стандартної космологічної моделі під назвою Λ-CDM. Ця модель досить точно прогнозує, як повинен змінюватися розподіл густин речовини під час еволюції Всесвіту.

"Модель Λ-CDM або" Темна матерія "Ламбда-Холодна" ("лямбда-холодна темна речовина") — це стандартна космологічна модель, яку ми приймаємо як дійсну на основі відповідності різних незалежних вимірювань, завдяки якій ми знаємо поточний та минулий темпи розширення Всесвіту та бюджет, що міститься в з матерією-енергією », — пояснює доктор Мацей Біліцький з Центру теоретичної фізики Польської академії наук у Варшаві, який бере участь у дослідженні проекту KiDS.

зображення
Рис. Кіло-ступінь співпраці в опитуванні / А. Tudorica & C. Heymans / ESO [eso.org]

"Ці вимірювання показують, що, насамперед, більшість (85%) матерії є" темною ", тобто вона не взаємодіє зі світлом (не світить, не відбиває і не поглинає світло), і ми знаємо про його існування завдяки його гравітаційній взаємодії, що спостерігається від масштабів одиночних галактик до найбільшої масштабної структури у Всесвіті. По-друге, Всесвіт не тільки розширюється протягом приблизно 14 мільярдів років (коли стався Великий вибух), але протягом кількох мільярдів років це розширення пришвидшується », — каже вчений.

"Відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна (яка говорить про те, як повинен розвиватися Всесвіт), у найпростішому випадку — т.зв. космологічна константа, що позначається зазвичай буквою Λ (грец. лямбда). Ми також називаємо це так зване темна енергія, щоб відрізнити її від матерії, яка сповільнить експансію за рахунок власної сили тяжіння. У бюджеті космічної матерії та енергії темна енергія в даний час панує над матерією. Ми не знаємо, чому це так, і не знаємо, що фізично темна енергія і темна матерія. Це одні з найбільших загадок сучасної фізики, — описує астроном.

Однак останні результати опитування KiDS показують розбіжність: Всесвіт майже на 10 відсотків однорідніший, ніж прогнозує модель.

Як вказує доктор Біліцький, розбіжність, яку ми спостерігаємо, стосується вимірювання "ступеня ущільнення речовини" в найбільших масштабах. Ця кількість вимірюється незалежно від космологічного слабкого гравітаційного лінзування, а більш опосередковано точними вимірюваннями властивостей мікрохвильового фонового випромінювання.

Протягом кількох років ми бачили, що ці два методи не дають послідовних значень, — продовжує пояснювати дослідник, — зокрема, вимірювання від KiDS відрізняється від того, що було надано супутником Планка. Ситуація схожа на постійну Хаббла, де "прямі" вимірювання також відхиляються від результатів Планка, хоча там ця невідповідність значно більша, ніж для ступеня рівномірності Всесвіту, про яку йдеться тут.

«В обох випадках прямі методи стають все більш точними, тобто похибки їх вимірювання поступово зменшуються. Тому ці розбіжності стають все більш інтригуючими. Ми вважаємо, що наші вимірювання проводяться правильно, тому, можливо, проблема полягає в їх неправильній інтерпретації — можливо, наша космологічна модель повинна бути модифікована? Ми ще не знаємо відповіді на це питання, але ми знаємо, що така модифікація була б вкрай складною, оскільки безліч незалежних вимірювань вже багато років підтверджує цю модель ", — підсумовує польський вчений.

Команді KiDS потрібно більше даних, щоб бути абсолютно впевненим у результаті. Є невідповідність тисячі тисяч, оскільки це може бути невідповідністю, оскільки спостерігається незвичний фрагмент Всесвіту. Остаточні карти KiDS мають бути опубліковані у найближчі два роки, які охоплюватимуть 30 відсотків. більше неба, ніж сьогодні.

Аналіз даних, отриманих у рамках огляду KiDS, ще триває. Дослідницька група працює над новими каталогами, в даний час фокусуючись на конкретних типах галактик, починаючи від відносно близьких і "звичайних" до найбільш віддалених квазарів. Результати цих досліджень планується до публікації пізніше цього року, а основними авторами двох підготовлених публікацій будуть польські дослідники: доктор Мацей Біліцький (Центр теоретичної фізики Польської академії наук у Варшаві), Шимон Наконечний (Національний центр ядерних досліджень у Варшаві) та проф. Агнешка Полло (також NCBJ).

Два інші поточні проекти за участю переважно американських та японських астрономів мають аналогічну мету з оглядом KiDS. Однак у 2022 році пальму нададуть перевагу ще кращим телескопам: одному в Обсерваторії Віри Рубін у Чилі, який буде в кілька десятків разів сильнішим за оглядовий телескоп VLT, і космічній місії Евкліда, яка отримає набагато більш чіткі зображення, ніж це можливо з поверхні Землі. Польські астрономи беруть участь у підготовці до першого з цих оглядів.

Джерело: www.naukawpolsce.pap.pl

Facebook Comments