Ср. Июн 26th, 2024

Подробная карта темной материи подтверждает теорию гравитации Эйнштейна

Исследователи использовали космологический телескоп Атакама, чтобы создать эту новую карту темной материи.

Исследователи в сотрудничестве с Atacama Cosmology Telescope (ACT) создали революционное новое изображение, которое показывает самую подробную карту темной материи, распределенной по четверти всего неба и простирающейся вглубь космоса. Более того, карта подтверждает теорию Эйнштейна о том, как массивные структуры растут и преломляют свет на протяжении всего 14-миллиардного периода жизни Вселенной.

«Мы нанесли на карту невидимую темную материю и теперь отчетливо видим особенности этого невидимого мира, которые простираются на сотни миллионов световых лет», — заявил Блейк Шервин (Blake Sherwin), профессор космологии Кембриджского университета, где он возглавляет группу исследователей ACT.

«Это выглядит именно так, как предсказывают наши теории».

Несмотря на то, что темная материя составляет 85% Вселенной и влияет на ее эволюцию, обнаружить ее было чрезвычайно сложно, поскольку она не взаимодействует со светом или другими формами электромагнитного излучения. Ученым только известно, что темная материя взаимодействует исключительно с гравитацией.

Чтобы отследить темную материю, более 160 сотрудников, которые собрали данные с телескопа Атакама в высокогорных чилийских Андах, наблюдают свет, излучаемый после начала формирования Вселенной, Большого взрыва, когда Вселенной было всего 380 000 лет. Космологи часто называют этот рассеянный свет, который заполняет всю нашу Вселенную, «детским изображением Вселенной», но формально он известен как космическое микроволновое фоновое излучение (CMB), или реликтовое излучение.

Команда отслеживает, как гравитационное притяжение больших, тяжелых структур, включая темную материю, искажает реликтовое излучение на его 14-миллиардном пути к нам, подобно тому, как увеличительное стекло искривляет свет, проходящий через его линзу.

Карта темной материи.
Исследователи использовали космологический телескоп Атакама, чтобы создать эту новую карту темной материи. Оранжевые области показывают, где больше массы; фиолетовые области, где меньше или вовсе нет. Беловатая полоса показывает, где загрязняющий свет от пыли в нашей галактике Млечный Путь, измеренный спутником Planck, затемняет более глубокий обзор. Новая карта использует свет от космического микроволнового фона (CMB), по сути, в качестве подсветки, чтобы выделить всю материю между нами и Большим взрывом. «Это немного похоже на создание силуэта, но вместо того, чтобы просто иметь черный силуэт, у вас есть текстура и комки темной материи, как если бы свет струился через тканевый занавес, на котором было много узлов и неровностей», — сказала Сюзанна Стэггс, директор ACT и профессор из Принстона. «Знаменитое сине-желтое изображение реликтового излучения — это моментальный снимок того, какой была Вселенная в одну эпоху, около 13 миллиардов лет назад, и теперь оно дает нам информацию обо всех эпохах».

«Мы создали новую карту масс, используя искажения света после Большого взрыва», — говорит Мэтью Мадхавачерил (Mathew Madhavacheril), доцент кафедры физики и астрономии Пенсильванского университета. «Примечательно, что эти искажения позволяют делать нам измерения, которые показывают не только «комковатость» Вселенной, но и скорость, с которой она растет после 14 миллиардов лет эволюции, — это именно то, что вы ожидаете от нашей стандартной модели космологии, основанной на теории гравитации Эйнштейна».

Результаты ученых также дают новый взгляд на продолжающиеся дебаты, которые некоторые называют «Кризисом в космологии», объясняя, что этот кризис проистекает из недавних измерений, в которых используется другой фоновый свет, излучаемый звездами в галактиках, а не реликтовым излучением. Это дало результаты, которые предполагают, что темная материя не была достаточно комковатой в соответствии со стандартной космологической моделью, и вызвало опасения, что модель может быть неверной. Тем не менее, последние результаты команды ACT позволили точно оценить, что огромные «шишки», видимые на этом изображении, имеют правильный размер.

«Данные линзирования реликтового излучения конкурируют с более традиционными обзорами видимого света от галактик в их способности отслеживать то, что там находится», — говорит Сюзанна Стэггс (Suzanne Staggs), директор ACT и профессор физики в Принстонском университете.

«Линзирование реликтового излучения и лучшие оптические обзоры совместно проясняют эволюцию всей массы во Вселенной».

«Когда мы предложили этот эксперимент в 2003 году, мы понятия не имели, какой объем информации можно извлечь из нашего телескопа», — говорит Марк Девлин (Mark Devlin), профессор астрономии Университета Пенсильвании и заместитель директора ACT. «Мы обязаны этим умению теоретиков, многим людям, которые построили новые инструменты, чтобы сделать наш телескоп более чувствительным, и новым методам анализа, которые придумала наша команда».

ACT, проработавшая 15 лет, была выведена из эксплуатации в сентябре 2022 года. Тем не менее, ожидается, что в ближайшее время будет представлено больше документов, представляющих результаты окончательного набора наблюдений, и обсерватория Саймонса будет проводить будущие наблюдения на том же месте с помощью нового телескопа. Работу уже планируется начать в 2024 году. Этот новый инструмент будет способен картировать небо почти в 10 раз быстрее, чем ACT.

Источник: “Future Science with CMB x LSS,” a conference running from April 10-14 at Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University. Princeton University.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *