Изображение предоставлено: Unsplash/CC0 Public Domain
На протяжении всей космической истории на материю действовали мощные силы, превращая Вселенную во все более сложную паутину структур. Теперь новые исследования, проведенные Джошуа Кимом и Мэтью Мадхавачерилом из Университета Пенсильвании и их сотрудниками из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, показывают, что наша Вселенная становилась «все более запутанной и запутанной» за те примерно 13,8 миллиардов лет, что она существовала, и стала более сложной». вернее, распределение массы материи с годами стало менее «комковатым», чем следовало бы ожидать.
«Наша работа сопоставила два типа наборов данных из взаимодополняющих, но очень разных исследований, — говорит Мадхавачерил, — и мы обнаружили, что по большей части история формирования структур удивительно согласуется с предсказаниями Эйнштейна о гравитации». маленький: «Мы наблюдали несоответствие в степени ожидаемого скопления в последние эпохи около четырех миллиардов лет назад, и это может быть интересно исследовать».
Данные, опубликованные в Журнале космологии и физики астрочастиц и на сервере препринтов arXiv, взяты из окончательного выпуска данных (DR6) Атакамского космологического телескопа (ACT) и первого года работы Спектроскопического инструмента темной энергии (DESI).
Мадхавачерил говорит, что объединение этих данных позволило команде наслаивать космическое время аналогично наложению прозрачных пленок древних космических фотографий на новые, создавая многомерную перспективу космоса.
«ACT, который покрывает около 23% неба, рисует картину зарождения Вселенной, используя далекий, слабый свет, который путешествовал со времен Большого взрыва», — говорит ведущий автор статьи Джошуа Ким, аспирант Мадхавачерила. группа.
«Формально этот свет называется космическим микроволновым фоном (CMB), но мы иногда называем его просто детской картинкой Вселенной, потому что это снимок того времени, когда ей было около 380 000 лет».
Путь этого древнего света не был прямым в ходе эволюции или старения Вселенной, объясняет Ким. Гравитационные силы от больших, плотных и тяжелых структур, таких как скопления галактик в космосе, исказили реликтовое излучение, подобно тому, как искажается изображение, если смотреть через очки.
Этот «эффект гравитационного линзирования», впервые предсказанный Эйнштейном более 100 лет назад, позволяет космологам делать выводы о его свойствах, таких как распределение материи и возраст.
Данные DESI, с другой стороны, предоставляют более позднюю информацию о космосе. DESI базируется в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне и управляется Национальной лабораторией Лоуренса Беркли. Он отображает трехмерную структуру Вселенной, изучая распределение миллионов галактик, особенно ярко-красных галактик (LRG). Эти галактики действуют как космические ориентиры, позволяя ученым отслеживать, как материя распространялась на протяжении миллиардов лет.
«LRG DESI подобны недавнему изображению Вселенной, показывающему нам, как галактики распределены на разных расстояниях», — говорит Ким, сравнивая данные с фотографией Вселенной из школьного ежегодника. «Это мощный способ увидеть, как структуры эволюционировали от карты реликтового излучения до современного местоположения галактик».
Объединив карты линзирования данных CMB ACT с LRG DESI, команда создала беспрецедентное перекрытие между древней и недавней космической историей, что позволило напрямую сравнивать измерения ранней и поздней Вселенной.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
«Этот процесс подобен космической компьютерной томографии, — говорит Мадхавачерил, — где мы можем просмотреть различные периоды космической истории и проследить, как материя скапливалась вместе в разные эпохи. Это дает нам прямое представление о том, как гравитационное влияние материи меняется на протяжении миллиардов лет.
Они обнаружили небольшое несоответствие: ожидаемые в более поздние эпохи слипания или флуктуации плотности не совсем соответствовали предсказаниям.
Сигма 8 (σ8), метрика, измеряющая амплитуду колебаний плотности материи, является ключевым фактором, говорит Ким, а более низкие значения σ8 указывают на меньшее слипание, чем ожидалось, что может означать, что космические структуры движутся не в соответствии с ожиданиями. Прогнозы, сделанные на основе моделей ранней Вселенной, предполагают, что структурный рост Вселенной, возможно, замедлился таким образом, который современные модели не могут полностью объяснить.
Это небольшое отклонение от ожиданий, объясняет он, «недостаточно сильно, чтобы окончательно указать на новую физику – все еще возможно, что это отклонение является чисто случайным».
Если отклонение действительно не является совпадением, возможно, здесь задействована необъяснимая физика, которая влияет на формирование и эволюцию структур в течение космического времени. Одна из гипотез предполагает, что темная энергия — таинственная сила, которая, как считается, является движущей силой ускоренного расширения Вселенной, — может влиять на формирование космических структур больше, чем считалось ранее.
В будущем команда будет работать с более мощными телескопами, такими как будущая обсерватория Саймонса, которая уточнит эти измерения с более высокой точностью, что позволит получить более четкое представление о космических структурах.
Информация от: Пенсильванским университетом
