Неожиданно равномерное распределение материи во Вселенной в больших масштабах может быть связано с аксионами — сверхлегкими частицами темной материи. Исследование опубликовано в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Международная группа астрофизиков предполагает, что проблема «комковатости», которая сосредоточена на неожиданно равномерном распределении материи в больших масштабах по всей Вселенной, может быть признаком того, что темная материя состоит из гипотетических сверхлегких частиц, называемых аксионами. Компьютерное моделирование подтверждает собранные данные о распределении вещества во Вселенной.
Астрофизики проанализировали наблюдения за реликтовым излучением Большого взрыва, космическим микроволновым фоном, полученные в ходе исследований Planck 2018. Они сравнили данные о распространении реликтового излучения с информацией о скоплении галактик из спектроскопического обзора барионных колебаний (BOSS), который показывает положение примерно миллиона галактик ближайшей Вселенной.
Распределение галактик ближайшей Вселенной: данные обзора SDSS. Изображение: Sloan Digital Sky Survey
Изучая распределение галактик, которое отражает влияние гравитации темной материи, ученые измерили колебания количества материи во Вселенной и подтвердили ее меньшую комковатость по сравнению с предсказаниями классической космологической теории. Затем исследователи провели компьютерное моделирование, чтобы предсказать поведение реликтового света и распределение галактик во Вселенной для частиц темной материи с большой длиной волны. Результаты моделирования совпали с данными наблюдений.
Моделирование распределения материи во Вселенной с учетом аксионов и без них. Изображение: Alexander Spencer London/Alex Laguë
Темная материя — гипотетическая форма материи, предложенная, чтобы объяснить «скрытую массу» во Вселенной. Массы видимых объектов во Вселенной недостаточно для того, чтобы объяснить движение различных объектов. Темная материя — частицы которые не участвую в электромагнитном взаимодействии, но оказывают гравитационное воздействие — может объяснить эту несостыковку.
Различные группы исследователей предложили несколько видов частиц, которые могут составлять темную материю. Одна из них — аксионы. Это сверхлегкие частицы, которые в квантовой механике описываются как нечеткие из-за их волнообразного поведения. В отличие от дискретных точечных частиц, аксионы могут иметь длину волны больше, чем целые галактики.
Эта нечеткость влияет на формирование и распределение темной материи, полагают авторы исследования, объясняя, почему Вселенная менее «комковатая», чем предсказывалось во Вселенной без аксионов. Будущие исследования, которые картируют миллионы галактик, помогут повысить точность измерения комковатости и подтвердить или опровергнуть предложенное объяснение.
Читать далее:
Искусственный интеллект нашел четыре геоглифа Наски — гигантских рисунка в пустыне
Астрономы открыли необычную планетную систему, напоминающую мир из «Звездных войн»
Римский мавзолей откопали на стройплощадке в центре Лондона
На обложке: художественная иллюстрация распределения материи во Вселенной в больших масштабах. Изображение: Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.