Необъяснимая причина замедленного роста космической паутины, соединяющей галактики, может указывать на новую физику.
Согласно новому исследованию, что-то неизвестное, по-видимому, подавляет рост гигантских структур, соединяющих Вселенную в космическую паутину. Это открытие бросает вызов нашему нынешнему пониманию физики.
Ученые представили новые наблюдательные доказательства того, что крупномасштабные структуры , представляющие собой огромные нити и узлы из газа и темной материи, растут медленнее, чем предсказывает стандартная модель космологии. Рост этих структур – то есть скорость, с которой они слипаются друг с другом – возможно, замедлился в более поздние эпохи существования Вселенной, и этот сценарий мог бы помочь объяснить главную космическую загадку, известную как напряжение сигмы-8.
Космическая паутина представляет собой сеть крупномасштабных структур, простирающихся на сотни миллионов световых лет и пересекающихся в точках, называемых узлами. Эти структуры в основном состоят из темной материи, неопознанного вещества, составляющего большую часть массы Вселенной. Космическая паутина влияет на распределение материи во Вселенной; газ и галактики движутся вдоль нитей и скапливаются в узлах в плотные области, такие как скопления галактик.
Стандартная модель, также известная как лямбда-модель холодной темной материи (ΛCDM), предлагает предсказания о долгомасштабной эволюции этих структур, которые в основном подтверждены наблюдениями. Однако некоторые наблюдения, похоже, противоречат этой модели, например значение сигма-8, термина, используемого для описания распределения материи во Вселенной.
Теперь ученые во главе с Минь Нгуеном, астрофизиком и космологом из Мичиганского университета, предполагают, что рост крупномасштабных структур в современной Вселенной подавлен, хотя общее расширение Вселенной со временем ускорилось из-за таинственная сила, известная как темная энергия. Исследователи пришли к выводу, что некоторые «космологические напряжения можно интерпретировать как свидетельство подавления роста» и что напряжение сигмы-8 может быть эффективно разрешено с помощью их гипотезы, согласно новому исследованию, опубликованному в Physical Review Letters .
«Мы не собирались специально искать доказательства недавнего подавления», — сказал Нгуен в электронном письме Motherboard. «Наше первоначальное намерение состояло в том, чтобы увидеть, согласуется ли история расширения космического фона с историей роста космической структуры».
«Вселенная всегда расширялась, а в последнее время расширение ускорилось», — продолжил он. «Это расширение всегда действовало как «трение» против роста космических структур (в то время как гравитация оказывает эффект, противоположный росту). Поэтому – даже в рамках стандартной модели – мы также ожидаем, что экономический рост будет подавлен, если расширение окажется успешным, как показывают наши данные наблюдений. Фактически, любая космологическая модель одновременно предсказывает историю роста и расширения».
Другими словами, команда Нгуена — не первая команда, которая наблюдала подавление космического роста в более поздние эпохи существования Вселенной, хотя исследователи применили новый подход, который ограничил ключевые параметры этой тенденции.
«Наш вопрос был немного более конкретным: предпочтут ли текущие данные ту же историю роста и расширения, предсказанную стандартной моделью? И мы обнаружили, что ответ — нет», — сказал Нгуен. «История роста, предпочитаемая данными, демонстрирует это позднее подавление (по сравнению с предсказанием стандартной модели), хотя данные и теория согласуются в истории расширения».
Ученые разработали несколько методов, позволяющих отслеживать рост крупномасштабных структур на протяжении 13,8 миллиардов лет существования Вселенной. Самый старый свет во Вселенной, известный как космическое микроволновое фоновое излучение (CMB), открывает представление о космической сети в далеком прошлом. Ученые также используют космический эффект, называемый гравитационным линзированием, при котором свет искажается и становится ярче массивными объектами, когда он движется в пространстве, чтобы составить карту распределения материи в более поздней Вселенной, в которой доминирует темная энергия, которая началась около четырех лет назад. миллиард лет назад.
Нгуен и его коллеги создали временную шкалу крупномасштабной эволюции структур, которая включает в себя оба этих метода, а также движения местных галактик, чтобы помочь заполнить более поздние модели роста. Новое исследование является первым, которое показывает, что эти различные наборы данных от разных зондов, каждый из которых раскрывает различные космические эпохи и пространственные масштабы, по-видимому, «отдельно и совместно предпочитают подавление роста в поздние времена», сказал Нгуен.
«Видя, что различные наборы данных находятся в противоречии в стандартной модели, но согласуются с альтернативой, в которой рост недавно был подавлен, мы были заинтересованы в исследовании и смогли показать, что многие другие текущие космологические противоречия могут быть связаны с этой аномалией роста. ," он объяснил. «Я думаю, что мы также первые, кто сделал это».
Если будущие исследования подтвердят полученные результаты, ученые потенциально смогут разрешить привередливую напряженность в отношении сигмы-8. Эта космологическая проблема возникает из-за того, что измерения с использованием реликтового излучения, гравитационного линзирования и других методов возвращают разные значения сигма-8. Нгуен и его коллеги предполагают, что это связано с тем, что рост или «комоченность» крупномасштабных структур на самом деле сильно отличается в течение жизни Вселенной по сравнению с предсказаниями стандартной модели. С этой целью новые ограничения команды на это подавление роста на поздней стадии оказались статистически сильными, достигнув высокого уровня достоверности, известного как «4-сигма».
«Это определенно удивительно и интересно, учитывая достигнутую нами значимость ~4 сигмы», — сказал Нгуен. «Мы больше удивлены статистической значимостью открытия. На самом деле, мы долго ходили туда-сюда, чтобы посмотреть, не пропустили ли мы что-нибудь. Фактический анализ и написание заняли гораздо меньше времени, чем все тестирование и проверка, поиск компьютерной ошибки или ошибки предположения, которой никогда не было».
Исследователи отмечают, что потребуются дополнительные исследования и наблюдения, чтобы опираться на свои выводы и точно выяснить, что это означает для нашего понимания реальности.
«Я думаю, первое, что нужно сделать, — это ответить, является ли это открытием, основанным на данных, или «открытием», основанным на систематических данных», — сказал Нгуен. «Поэтому мы хотели бы изучить данные одних и тех же космологических зондов, но из разных экспериментов» и «изучить данные разных космологических зондов, которые характеризуют рост структуры в разное время и в разных масштабах, поскольку в конце концов, каким бы ни был истинный сценарий/модель Согласно теории, она должна делать последовательные прогнозы роста (и расширения) во все времена и во всех масштабах».
«Мы думаем, что Вселенная пытается нам что-то сказать», — заключил он. «Мы пока не уверены, что это на самом деле означает, но мы будем продолжать слушать и сообщать!»
Источник:https://clck.ru/37VYwq