Космическая карта показывает равномерное распределение материи

Рубрика: Новости

Космологи создали самую большую карту распределения вещества во Вселенной. Оказалось, что материя распространена равномернее, чем считали. Карту создали по результатам проекта Dark Energy Survey (DES) на основе эффекта слабого гравитационного линзирования — измерение того, как масса искривляет свет. Впервые с помощью этого метода удалось измерить отдельные свойства космической эволюции с точностью, приближающейся к карте космического микроволнового фона (CMB), которую принято считать “золотым стандартом” в космологии. “С этими результатами мы больше не являются “бедными родственниками” других методов, — говорит руководитель проекта DES Джошуа Фридман, космолог из Национальной лаборатории ускорения частиц ім. Энрико Ферми (FermiLab) в Батавии (штат Иллинойс). — Теперь мы имеем результаты, которые отвечают строгим стандартам в космологии”.

 

Впрочем, есть еще некоторые различия с предыдущими наблюдениями и измерениями, в частности относительно скопления (“кусковатости”) материи, но они лежат в пределах допустимой погрешности. В той мере, как DES наносит на карту все большие объемы космического пространства, станет ясно, эти различия настоящие, — говорит космолог Энтони Тайсон из Калифорнийского университета в Дейвисе, пионер использования метода слабого гравитационного линзирования. — Я верю, что они были очень осторожны и консервативны в своих интерпретациях”.

 

Проект DES — это сотрудничество более 400 ученых. Он собирает данные, используя 4-метровый телескоп Victor M. Blanco в Чили. Проект стартовал в 2013 году, а нынешняя карта основывается на результатах наблюдения за 26 млн галактик и их видимыми формами в южной части неба, которое провели в первый год работы проекта.

 

Согласно общей теории относительности Альберта Айнштайна, масса искривляет пространство. Следовательно, большие скопления материи с переднего края галактики должны искажать ее свет таким образом, что она выглядит немного сплющенным. Важно, что это может быть как обычная видимая материя, так и загадочная темная материя. Галактики могут выглядеть приплюснутыми и по другим причинам, включая их собственные формы и ориентации. Но если много галактик в определенной части неба кажутся скошенными в одну сторону, то это верный признак именно гравитационного линзирования.

 

Проанализировав эти данные, космологи с DES создали карту распределения материи во Вселенной так же, как это ранее было сделано для СМВ на основе наблюдений космического телескопа “Планк” ЕКА. Но по сравнению с результатами “Планка”, DES обнаружил несколько меньшее количество темной материи — 26% против 29%. Видимая материя составляет не более 5% наполнение Вселенной, тогда как остальное приходится на темную энергию — загадочную субстанцию, которая заставляет Вселенную ускоренно расширяться.

 

Но больше всего интригует различие наблюдений DES и “Планка” за “грудкуватістю” материи. Если в начале существования Вселенной примерно 14 млрд лет назад обычная и темная материя были распределены равномерно, то сегодня вследствие гравитационного притяжения она сформировала паутинообразную структуру из кластеров и волокон с гигантскими пустотами — войдами — внутри. По сравнению с результатами “Планка”, DES обнаружил на 7% меньшую концентрацию материи. Интересно, что в прошлом году такой же результат показал и другой проект на основе слабого гравитационного линзирования Kilo Degree Survey (KiDS). Поэтому теперь ученые ломают голову, как объяснить такое расхождение.

 

Если окажется, что это не результат ошибки, то это будет означать, что в течение космической истории скопление массы происходило медленнее. А в основе этого может лежать какая-то неизвестная физика, как неожиданные взаимодействия между темной материей и темной энергией, а также неизвестные типы нейтрино.

 

Хотя в течение нескольких последних десятилетий космологические наблюдения плавно двигались в сторону целостной и детально картины Вселенной, только метод слабого гравитационного линзирования не хочет согласовываться с остальными измерений, что не дает астрономам покоя. “Эти измерения являются потрясающими тестами космологических моделей, а их точность становится все лучше и лучше”, — говорит астроном Венди Фридман из Чикагского университета в Иллинойсе.

 

В 2018 году DES завершит собирать данные с 1/8 неба, а их анализ будет доступен где-то 2020-го, — сообщает Джошуа Фридман. В результате ученые проекта стремятся создать карту достаточно крупного региона Вселенной, чтобы увидеть детальное распределение темной материи в течение его эволюции. “Это изумительно. Выглядит на то, что в слабого гравитационного линзирования яркое будущее”, — говорит Энтони Тайсон.

Davide Castelvecchi

Cosmic map reveals a not-so-lumpy Universe

Nature, 03/08/2017

Отреферировал Евгений Ланюк

Если Вам интересна эта запись, Вы можете следить за ее обсуждением, подписавшись на RSS 2.0 . Комментарии и пинг закрыты.