|
Использование темной материи для проверки космологической модели
|
|
|
|
Международная группа астрофизиков и космологов из различных институтов, включая Институт физики и математики Вселенной им. Кавли (Kavli IPMU), представила набор из пяти статей, измеряющих значение «комковатости» темной материи Вселенной, известное космологи как S8, равный 0,76, что соответствует значениям, которые другие исследования гравитационного линзирования обнаружили при рассмотрении относительно недавней Вселенной, но не согласуется со значением 0,83, полученным на основе космического микроволнового фона, который восходит к истокам Вселенной. когда Вселенной было около 380 000 лет. Их результаты были загружены на сервер препринтов arXiv в виде набора из пяти статей 3 апреля.
|
|
|
|
Разрыв между этими двумя значениями невелик, но по мере того, как все больше и больше исследований подтверждают каждое из двух значений, он не кажется случайным. Возможно, что в одном из этих двух измерений есть какая-то пока еще нераспознанная ошибка или ошибка, или стандартная космологическая модель каким-то интересным образом неполна. Темная энергия и темная материя составляют 95% нашей Вселенной, которую мы видим сегодня, но мы очень мало понимаем, что они собой представляют на самом деле и как они развивались на протяжении истории Вселенной. Сгустки темной материи искажают свет далеких галактик из-за слабого гравитационного линзирования — явления, предсказанного общей теорией относительности Эйнштейна.
|
|
|
«Это искажение — очень, очень маленький эффект. Форма отдельной галактики искажается на незаметную величину. Но объединение измерений для миллионов галактик позволяет измерить искажение с достаточно высокой точностью», — сказал профессор Кавли IPMU Масахиро Такада. Стандартная модель определяется всего несколькими числами: скоростью расширения Вселенной, мерой комковатости темной материи (S8), относительным вкладом составляющих Вселенной (материи, темной материи и темной энергии), общая плотность Вселенной и техническая величина, описывающая, как комковатость Вселенной в больших масштабах соотносится с глыбой в малых масштабах. Космологи стремятся проверить эту модель, ограничивая эти числа различными способами, например, наблюдая флуктуации космического микроволнового фона, моделируя историю расширения Вселенной или измеряя комковатость Вселенной в относительно недавнем прошлом.
|
|
|
|
Команда под руководством астрономов из Кавли IPMU, Токийского университета, Университета Нагоя, Принстонского университета и астрономических сообществ Японии и Тайваня провела прошлый год, пытаясь раскрыть секреты этого самого неуловимого материала, темной материи, используя сложное компьютерное моделирование. и данные первых трех лет исследования Hyper Suprime-Cam. В наблюдениях этого обзора использовалась одна из самых мощных астрономических камер в мире, Hyper Suprime-Cam (HSC), установленная на телескопе Subaru на вершине Маунакеа на Гавайях.
|
|
|
|
«Ученые — люди, и у них есть предпочтения. Некоторые хотели бы действительно найти что-то принципиально новое, в то время как другие могли бы чувствовать себя комфортно, если бы они нашли результаты, которые выглядят соответствующими ожидаемым результатам. Ученые стали достаточно самосознательными, чтобы знать, что они будут предвзято относятся к себе, какими бы осторожными они ни были, если только они не проводят свой анализ, не позволяя себе знать результаты до конца», — сказал доцент Института происхождения частиц и Вселенной Кобаяши-Маскава Университета Нагоя (KMI) Хиронао Миятакэ. .
|
|
|
|
Чтобы защитить результаты от таких предубеждений, команда HSC месяцами скрывала свои результаты от себя и своих коллег, фактически проводя «слепой анализ». Команда даже добавила дополнительный запутывающий слой: они провели анализ трех разных галактических каталогов, одного реального и двух поддельных с числовыми значениями, смещенными случайными значениями. Аналитическая группа не знала, какие из них были реальными, поэтому, даже если кто-то случайно увидел значения, команда не знала, были ли результаты основаны на реальном каталоге или нет. Команда потратила год на слепой анализ. 3 декабря 2022 года команда собралась в Zoom — утром в субботу в Японии и вечером в пятницу в Принстоне — для «разоблачения». Команда обнародовала данные и прогнала свои графики, сразу же увидев, что, по словам Такады, все отлично.
|
|
|
|
«Слепой анализ означает, что вы не можете оценить результаты во время проведения анализа, что было крайне напряжно, но как только я увидел окончательный результат, вся эта тревога испарилась», — сказал Кавли аспирант ИПМУ Сунао Сугияма. HSC — самая большая камера на телескопе такого размера в мире. Обзор, который использовала исследовательская группа, охватывает около 420 квадратных градусов неба, что примерно эквивалентно 2000 полным лунам. Это не единый непрерывный кусок неба, а разделенный на шесть разных частей, каждая размером с вытянутый кулак человека. 25 миллионов галактик, которые исследовали исследователи, настолько далеки, что вместо того, чтобы видеть эти галактики такими, какие они есть сегодня, HSC записал, какими они были миллиарды лет назад. Каждая из этих галактик сияет пламенем десятков миллиардов солнц, но из-за того, что они так далеко, они чрезвычайно тусклые, в 25 миллионов раз слабее самых тусклых звезд, которые мы можем видеть невооруженным глазом.
|
|
|
|
Источник
|
