
Протягом десятиліть астрономи підозрювали, що у Всесвіті більше матерії, ніж можна побачити. Темна матерія, як і темна енергія, залишається загадковою, але її існування виводиться з того, що галактики поводяться непередбаченим чином. Наприклад, той факт, що галактики залишаються згрупованими разом і що галактики всередині скупчень рухаються швидше, ніж очікувалося. Як відзначають автори нового дослідження, видимі галактики формуються в самих щільних областях темної матерії: коли ми дивимося в нічне небо, то бачимо світло далеких галактик, але не навколишню їх темну матерію, як якщо б дивилися на вогні нічного міста. Обчислюючи, як гравітація спотворює світло – цей метод називається гравітаційним лінзуванням – астрономи отримують повну картину, як видимої, так і невидимої матерії Всесвіту. Результати нового дослідження показали, що матерія розподілена у Всесвіті таким чином, який узгоджується з передбаченнями стандартної космологічної моделі – кращої сучасної моделі Всесвіту. Про те, як вченим вдалося скласти найдетальнішу карту розподілу таємничої темної матерії у Всесвіті розповідаємо в цій статті.
Матерія, яку не можна побачити
Уважно вдивляючись в нічне небо астрономи ХХ століття помітили дещо дивне – спостерігаючи за рухом небесних тіл вони виявили, що вони відхиляється від законів небесної механіки. Як правило подібне відхилення було наслідком наявності поблизу невідомого матеріального тіла (або декількох) – саме так були відкриті Нептун і зірка Сиріус В. Але так було далеко не завжди.
Вперше «темну матерію» як неспостережувану матерію, про існування якої можна судити лише по її гравітаційному впливу, описав в 1922 році голландський астроном Якобус Каптейн. Згодом його учень Ян Оорт в 1932 році опублікував свою, більш точну оцінку щільності темної матерії в Чумацькому Шляху (на підставі аналізу вертикальних коливань зірок відносно площини Галактики). Завдяки роботі вчених в ті роки вважалося, що темна матерія є в буквальному сенсі темна речовина Всесвіту, що не випромінює достатньо світла.
Сьогодні ми знаємо, що темна матерія складає 80% Всесвіту. До доказів її існування на сьогоднішній день відносяться дані, отримані за допомогою гравітаційного лінзування, а також комп’ютерних моделей, що описують рух галактик та інших небесних тіл в спостережуваному Всесвіті.
Оскільки матерія викривляє простір-час, астрономи можуть скласти карту її існування, дивлячись на світло, що падає на Землю з далеких галактик. Якщо світло було спотворене, це означає, що на передньому плані є матерія, згинається світло, коли він наближається до нас.
Спотворюючи світло
В ході нового дослідження команда астрономів з Dark Energy Survey (DES) використовувала штучний інтелект для аналізу зображень 100 мільйонів галактик. Вчені уважно вивчали їх форму, щоб побачити, чи було спотворене світло, що виходить від них.
«Нова карта являє собою розташування всієї матерії, виявленої на передньому плані спостережуваних галактик, і охоплює чверть неба південної півкулі,” – пише New Scientist з посиланням на дослідження.
Найл Джеффрі з Університетського коледжу Лондона, що входить в команду DES, зазначає: «Це справжнє диво-побачити ці величезні, приховані структури на великій ділянці нічного неба». Цікаво, що на карті (на ній в основному показана темна матерія) можна побачити картину, аналогічну павутинній структурі з щільними згустками матерії, розділеними великими порожнечами. Примітно, що спостереження за структурами космічного масштабу може допомогти вченим відповісти на фундаментальні питання про Всесвіт.
Карта темної матерії
Автори дослідження, які очолюють проект також відзначають, що нова карта показує нові частини Всесвіту, які ми ніколи раніше не бачили. «Ми дійсно можемо бачити структуру космічної павутини, включаючи ці величезні структури – космічні порожнечі, які представляють собою області Всесвіту з дуже низькою щільністю, де дуже мало галактик і менше матерії».
Вчені цікавляться цими структурами, так як припускають, що гравітація може вести себе всередині них зовсім по-іншому. Таким чином, визначивши їх форми і розташування, карта може стати відправною точкою для подальшого вивчення. Крім іншого карта також наближає вчених до розуміння того, з чого складається Всесвіт і як вона еволюціонувала.
Відповідно до стандартної моделі космології, Всесвіт почався з великого вибуху, а потім він розширився, і матерія еволюціонувала відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна, яка описує гравітацію. Ці гравітаційні сили і створили згустки і порожнечі матерії, які складають космічну павутину.
Leave a Reply
Щоб відправити коментар вам необхідно авторизуватись.