Новая детальная карта темной материи во Вселенной подтвердила предсказания Эйнштейна


Фото из открытых источников
Астрономы составили самую подробную карту таинственной темной материи, используя самый первый свет Вселенной, и «новаторское» изображение, возможно, еще раз доказало правоту Эйнштейна. Новое изображение, полученное с использованием света 14-миллиардной давности от бурных последствий Большого взрыва, показывает огромные щупальца материи, которые сформировались вскоре после того, как Вселенная взорвалась. Оказывается, формы этих усиков удивительно похожи на те, которые были предсказаны с помощью общей теории относительности Эйнштейна. 
 
Новый результат противоречит предыдущим картам темной материи, которые предполагали, что космическая паутина — гигантская сеть перекрещивающихся небесных супермагистралей, вымощенных газообразным водородом и темной материей, которая охватывает Вселенную — менее комковатая, чем предсказывала теория Эйнштейна. Астрономы представили свои выводы на конференции Future Science with CMB x LSS в японском Институте теоретической физики Юкавы.
 
«Мы создали новую карту масс, используя искажения света, оставшиеся после Большого взрыва. Примечательно, что он обеспечивает измерения, которые показывают, что как «комковатость» Вселенной, так и скорость, с которой она растет после 14 миллиардов лет эволюции, — это именно то, что вы ожидаете от нашей стандартной модели космологии, основанной на теории гравитации Эйнштейна», - пояснил космолог Мэтью Мадхавачерил из Пенсильванского университета.
 
Ученые считают, что Вселенная, образовавшаяся после Большого взрыва, изобиловала частицами материи и антиматерии , которые идентичны своим аналогам из материи, но имеют противоположные электрические заряды. 
 
Поскольку материя и антиматерия аннигилируют друг друга при столкновении, если бы они были созданы в равной мере, вся материя Вселенной должна была бы аннигилировать. Однако быстро расширяющаяся ткань пространства-времени, наряду с некоторыми полезными квантовыми флуктуациями, сохранила очаги первичной плазмы Вселенной нетронутыми.
 
Затем, в соответствии с правилами, установленными теорией относительности Эйнштейна, гравитация сжала и нагрела эти плазменные карманы, так что звуковые волны, называемые барионными акустическими колебаниями, разошлись от сгустков со скоростью, равной половине скорости света. Эти гигантские волны выталкивали материю, которая еще не была втянута в себя, создавая младенческую космическую паутину: серию тонких пленок, окружающих бесчисленные космические пустоты, как гнездо мыльных пузырей в раковине.
 
Как только эта материя остыла, она объединилась в первые звезды, которые объединились в богатые материей галактики в местах встречи запутанных нитей паутины.
 
Но в прошлом астрономы, изучавшие космическую паутину, обнаружили, казалось бы, огромное несоответствие — материя была распределена значительно более равномерно и менее комковато, чем ожидалось. Это был зловещий знак того, что в существующих космологических моделях отсутствует важная физика.
 
Чтобы разобраться в этом очевидном несоответствии, исследователи обратились к космологическому телескопу Atacama (ACT) Национального научного фонда США (NSF) в Чили, который просканировал четверть всего ночного неба с 2007 по 2022 год. Используя свой невероятно чувствительный микроволновый детектор, телескоп уловил свет от космического микроволнового фонового излучения (CMB) — самый первый свет во Вселенной, появившийся всего через 380 000 лет после Большого взрыва — и использовал процесс, называемый гравитационным линзированием, для картирования концентрации материи в CMB.
 
Гравитационное линзирование — это явление, при котором свет, движущийся через область пространства-времени, искривленную мощными гравитационными полями, движется по кривой — искривляясь и скручиваясь в гигантском кривом зеркале, пока не превращается в вытянутую дугу, называемую кольцом Эйнштейна. Гравитационное линзирование может обнаружить темную материю, которая составляет 85% материи Вселенной, но не может наблюдаться напрямую.
 
Новая карта противоречила предыдущим картам, составленным с использованием видимого света галактик, и показала, что первоначальная теория Эйнштейна была гораздо точнее, чем предполагалось вначале.
 
Что это означает для нашего общего взгляда на раннюю эволюцию космоса, пока еще слишком рано говорить, но исследователи предполагают, что дополнительные карты, сделанные с использованием данных ACT и свежих наблюдений из обсерватории Саймонса — строящегося телескопа в пустыне Атакама, который может сканировать небо в 10 раз быстрее, чем ACT — может, наконец, разгадать загадочную космическую тайну.