|
Вселенная стала более беспорядочной и сложной
|
|
|
|
На протяжении всей космической истории на материю воздействовали мощные силы, превращая вселенную во все более сложную сеть структур. Новое исследование, проведенное Джошуа Кимом (Joshua Kim) и Мэтью Мадхавачерилом (Mathew Madhavacheril) из Пенсильванского университета и их сотрудниками из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), показало, что наша Вселенная стала "более беспорядочной и сложной" за те примерно 13,8 миллиардов лет, которые она существует, или, скорее, распределение материи с годами стало менее "беспорядочным".- больше, чем следовало ожидать.
|
|
|
|
"В нашей работе мы сопоставили два типа наборов данных, полученных из взаимодополняющих, но очень разных исследований, - говорит Мадхавачерил, - и обнаружили, что по большей части история формирования структур удивительно согласуется с предсказаниями теории тяготения Эйнштейна. Мы действительно заметили намек на небольшое расхождение в ожидаемой степени скопления в последние эпохи, около четырех миллиардов лет назад, что может быть интересно для изучения".
|
|
|
|
Данные, опубликованные в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics и на сервере препринтов arXiv, взяты из окончательного выпуска данных космологического телескопа Атакама (ACT) (DR6) и спектроскопического прибора темной энергии (DESI) за 1-й год.
|
|
|
|
Мадхавачерил говорит, что объединение этих данных позволило команде наложить космическое время таким образом, который напоминает наложение прозрачных пленок с древними космическими фотографиями поверх недавних, что дает многомерную перспективу космоса.
|
|
|
|
|
|
|
"ACT, покрывающий примерно 23% неба, рисует картину зарождения Вселенной, используя далекий слабый свет, который распространялся со времен Большого взрыва", - говорит первый автор статьи Джошуа Ким, аспирант-исследователь из группы Мадхавачерил.
|
|
|
|
"Формально этот свет называется космическим микроволновым фоном (CMB), но иногда мы просто называем его детским снимком Вселенной, потому что это снимок того времени, когда ей было около 380 000 лет".
|
|
|
|
Ким объясняет, что путь этого древнего света на протяжении всей эволюции или по мере старения Вселенной не был прямым. Гравитационные силы, исходящие от больших, плотных, тяжелых структур, таких как скопления галактик в космосе, искажают реликтовое излучение, подобно тому, как искажается изображение, проходящее через очки.
|
|
|
|
Этот "эффект гравитационного линзирования", который был впервые предсказан Эйнштейном более 100 лет назад, позволяет космологам делать выводы о его свойствах, таких как распределение вещества и возраст.
|
|
|
|
С другой стороны, данные ДЕЗИ дают более свежее представление о космосе. Базирующийся в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне и управляемый Национальной лабораторией Лоуренса Беркли, DESI составляет карту трехмерной структуры Вселенной, изучая распределение миллионов галактик, в частности светящихся красных галактик (LRG). Эти галактики служат космическими ориентирами, позволяя ученым проследить, как распределялась материя на протяжении миллиардов лет.
|
|
|
|
"LRG от DESI похожи на более свежую картину Вселенной, показывающую нам, как галактики распределены на разных расстояниях", - говорит Ким, сравнивая полученные данные с фотографией Вселенной из школьного ежегодника. "Это отличный способ увидеть, как структуры эволюционировали от карты реликтового излучения до сегодняшнего положения галактик".
|
|
|
|
Объединив карты линзирования из данных CMB ACT с данными LRG DESI, команда создала беспрецедентное совпадение между древней и недавней космической историей, что позволило им напрямую сравнить измерения ранней и поздней Вселенной.
|
|
|
|
"Этот процесс похож на космическую компьютерную томографию, - говорит Мадхавачерил, - где мы можем просмотреть различные фрагменты космической истории и проследить, как материя собиралась в разные эпохи. Это дает нам прямое представление о том, как менялось гравитационное воздействие материи на протяжении миллиардов лет".
|
|
|
|
При этом они заметили небольшое несоответствие: комковатость, или колебания плотности, ожидаемые в более поздние эпохи, не совсем соответствовали прогнозам.
|
|
|
|
Ким говорит, что сигма 8, показатель, который измеряет амплитуду колебаний плотности материи, является ключевым фактором, и более низкие значения сигма 8 указывают на меньшее скопление, чем ожидалось, что может означать, что космические структуры эволюционировали не в соответствии с предсказаниями моделей ранней Вселенной, и предполагают, что размер Вселенной структурный рост, возможно, замедлился так, что существующие модели не могут его полностью объяснить.
|
|
|
|
Это небольшое расхождение с ожиданиями, объясняет он, "недостаточно сильно, чтобы окончательно сформулировать новую физику — все еще возможно, что это отклонение является чисто случайным".
|
|
|
|
Если это отклонение действительно не случайно, то здесь могут иметь место какие-то неучтенные физические явления, влияющие на формирование и эволюцию структур с течением космического времени. Одна из гипотез заключается в том, что темная энергия — таинственная сила, которая, как считается, управляет ускоряющимся расширением Вселенной, — может влиять на формирование космических структур сильнее, чем считалось ранее.
|
|
|
|
В дальнейшем команда будет работать с более мощными телескопами, такими как будущая обсерватория Саймонса, которая позволит усовершенствовать эти измерения с более высокой точностью, что позволит получить более четкое представление о космических структурах.
|
|
|
|
Источник
|
