Wszechświat „bez grudek” może wskazywać na obecność tajemniczych sił Astronomia

Jedno z najdokładniejszych badań struktury wszechświata sugeruje, że jest on „mniej nierówny” niż oczekiwano, co może wskazywać na działanie tajemniczych sił.

Notatki napisane przez Badanie Ciemnej Energii i Teleskop Bieguna Południowego Sporządzanie wykresów rozkładu materii w celu zrozumienia konkurujących ze sobą sił, które ukształtowały ewolucję wszechświata i rządziły jego ostatecznym losem. Niezwykle szczegółowa analiza uzupełnia zbiór dowodów sugerujących, że w tak zwanym Modelu Standardowym Fizyki może brakować kluczowego elementu.

„Wygląda na to, że jest ich trochę mniej [clumpiness] Eric Baxter, astrofizyk z University of Hawaii i współautor badania, powiedział:

Wyniki nie przekroczyły progu statystycznego, który naukowcy uważają za wystarczająco silny, aby ogłosić odkrycie, ale są zgodne z podobnymi ustaleniami z poprzednich badań, które sugerują, że może otwierać się przepaść między przewidywaniami teoretycznymi a tym, co faktycznie dzieje się we wszechświecie.

„Jeśli wynik się utrzyma, będzie to bardzo ekscytujące” – powiedział dr Chihuai Chang, astrofizyk z University of Chicago i główny autor. „Cały sens fizyki polega na testowaniu i łamaniu modeli. Najlepszym scenariuszem jest to, że pomaga nam lepiej zrozumieć naturę ciemnej materii i ciemnej energii.”

Od Wielkiego Wybuchu 13 miliardów lat temu Wszechświat się rozszerza, ale materia również ochładza się i zlepia, gdy grawitacja przyciąga do siebie gęstsze obszary, tworząc kosmiczną sieć skupisk galaktyk i włókien. Gdy naukowcy pracowali nad zrozumieniem tego kosmicznego pchania i przyciągania, wyłonił się dziwny obraz, w którym tylko około 5% zawartości wszechświata można wytłumaczyć zwykłą materią. Około 25% to tak zwana ciemna materia, która jest niewidzialną masą, która przyczynia się do grawitacji, ale poza tym jest niewidoczna. Pozostałe 70% to ciemna energia – tajemnicze zjawisko, które podobno wyjaśnia, dlaczego ekspansja wszechświata przyspiesza, a nie zwalnia z powodu grawitacji.

W najnowszej pracy wykorzystano dane z Dark Energy Survey, które przez sześć lat badało niebo ze szczytu góry w Chile, oraz Teleskop Antarktyczny, który szuka słabych śladów promieniowania przemieszczającego się po niebie od kilku pierwszych chwil wszechświata. Tak czy inaczej, analiza wykorzystuje zjawisko zwane soczewkowaniem grawitacyjnym, w którym światło lekko ugina się, gdy przechodzi przez masywne obiekty, takie jak galaktyki i skupiska ciemnej materii, co pozwala naukowcom wnioskować o rozmieszczeniu materii we wszechświecie.

Oddzielnie naukowcy mogą wywnioskować strukturę bardzo wczesnego Wszechświata na podstawie ciepła pozostałego po Wielkim Wybuchu i użyć modeli obliczeniowych, aby „przewinąć do przodu” i sprawdzić, czy modele pasują do obserwacji.

Analiza wskazuje, że materiał nie jest tak „bryłowaty”, jak można by się spodziewać. Według profesora Carlosa Frinka, kosmologa z Durham University, który nie był zaangażowany w badania, możliwe są trzy wyjaśnienia. Po pierwsze, może to być wynikiem szumu w danych lub błędu systematycznego w teleskopie. Możliwe jest również, że zamiast poważnego przepisywania teorii kosmologicznej, wyniki można wyjaśnić słabo poznanym zjawiskiem astronomicznym. „Na przykład supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk mogą wytwarzać ogromne dżety promieniowania, które w zasadzie mogą popychać materię i nieco ją wygładzać” – powiedział.

Trzecią, bardziej ekscytującą opcją jest to, że rozbieżność można wytłumaczyć zupełnie nową fizyką, taką jak istnienie nowych typów neutrin, dziwne zachowanie ciemnej energii lub niekonwencjonalne formy ciemnej materii. „Z trzech możliwości mam nadzieję, że to ostatnia, obawiam się, że to druga, ale podejrzewam, że to pierwsza” – powiedział Frink.

Wyniki Opublikowano w Physical Review D.