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, 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 газа и галактик; вещество перемещается по нитям и скапливается в плотных областях в узлах.
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 таинственной силы, известной 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.
«На протяжении космического времени первоначально небольшой сгусток массы притягивает и накапливает все больше и больше материи из своего локального региона посредством гравитационного взаимодействия», — говорит Нгуен. «Поскольку регион становится все более и более плотным, он в конечном итоге разрушается под действием собственной гравитации».
«По мере того, как они разрушаются, комки становятся плотнее», — сказал он. «Именно это мы подразумеваем под ростом. Это похоже на ткацкий станок, где одно-, двух- и трехмерные складки выглядят как лист, нить и узел. Реальность представляет собой смесь всех трех случаев: галактики живут вдоль нитей, а скопления галактик — группы из тысяч галактик, самые массивные объекты в нашей Вселенной, ограниченные гравитацией, — располагаются в узлах».
Ученые разработали несколько методов, позволяющих отслеживать рост крупномасштабных структур в течение 13,8 миллиардов лет существования Вселенной. Самый старый свет во Вселенной, известный как космический микроволновый фон, открывает представление о космической паутине 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 миллиардов 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. Результаты показывают, что темпы космического роста были подавлены в эпоху доминирования темной энергии, намекая на возможность выхода физики за рамки стандартной модели.
«Разница в этих темпах роста, которую мы потенциально обнаружили, становится более заметной по мере приближения к настоящему моменту», — сказал Нгуен. «Эти разные зонды по отдельности и в совокупности указывают на подавление роста. Либо нам не хватает каких-то систематических ошибок в каждом из этих зондов, либо нам не хватает какой-то новой физики позднего времени в нашей стандартной модели».
Неясно, что может быть причиной такого очевидного подавления роста, если предположить, что это не ошибка наблюдения. Но если будущие исследования подтвердят полученные результаты, ученые потенциально смогут разрешить привередливое противоречие с сигмой-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 происходит просто потому, что рост или «комковатость» крупномасштабных структур на самом деле различен в течение жизни Вселенной. Но исследователи отмечают, что потребуются дополнительные исследования и наблюдения, чтобы опираться на свои выводы и точно выяснить, что это означает для нашего понимания реальности.
«В эту эпоху высокоточных крупномасштабных структур и измерений реликтового излучения совместный анализ этих наборов данных будет иметь ключ к подтверждению любых доказательств физики, выходящей за рамки стандартной модели», — заключила команда в своем исследовании.
VICE
Источник
