На протяжении тысячелетий люди были очарованы тайнами космоса. От древних цивилизаций, таких как вавилоняне, греки и египтяне, до современных астрономов очарование звездного неба вдохновляло бесчисленные поиски разгадать тайны вселенной.
Исследования, проведенные совместными усилиями Atacama Cosmology Telescope, завершились созданием революционной новой карты темной материи, распределенной по четверти всего неба и проникающей вглубь космоса. Полученные данные обеспечивают дополнительную поддержку общей теории относительности Эйнштейна, которая более века была основой стандартной модели космологии, и предлагают новые методы демистификации темной материи. Изображение предоставлено: Люси Рединг-Икканда/Фонд Саймонса.
Хотя модели, объясняющие космос, существуют уже несколько столетий, область космологии, в которой ученые используют количественные методы, чтобы получить представление об эволюции и структуре Вселенной, находится в сравнительно зачаточном состоянии. Его основа была заложена в начале 20-го века с развитием общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая теперь служит основой для стандартной модели космологии.
Теперь пакет документов, представленных в The Astrophysical Journal исследователями из Атакамский космологический телескоп (ACT) представило революционное новое изображение, на котором показана самая подробная карта материи, распределенной по четверти всего неба и простирающейся вглубь космоса. Это подтверждает теорию Эйнштейна о том, как массивные структуры растут и преломляют свет, с тестом, который охватывает весь возраст Вселенной.
«Мы составили новую карту масс, используя искажения света, оставшиеся после Большого взрыва», — говорит Мэтью Мадхавачерил, ведущий автор одной из статей и доцент кафедры Кафедра физики и астрономии at Университет Пенсильвании. «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. ».
Авторы отмечают, что качество комковатости связано с неравномерным распределением темной материи по Вселенной и что ее рост остается в соответствии с более ранними предсказаниями. И, несмотря на то, что она составляет 85% Вселенной и влияет на ее эволюцию, темную материю трудно обнаружить, потому что она не взаимодействует со светом или другими формами электромагнитного излучения. Насколько нам известно, темная материя взаимодействует только с гравитацией.
Финансируемый Национальным научным фондом, ACT был построен Пенсильванским и Принстонским университетами и начал наблюдения для отслеживания неуловимой темной материи в 2007 году. Анды, наблюдайте за светом, исходящим от начала формирования Вселенной, Большого Взрыва, когда Вселенной было всего 160 380,000 лет. Космологи часто называют этот рассеянный свет, который заполняет всю нашу Вселенную, «детским изображением Вселенной», но формально он известен как космическое микроволновое фоновое излучение (CMB).
Команда отслеживает, как гравитационное притяжение больших, тяжелых структур, включая темную материю, искажает реликтовое излучение на его 14-миллиардном пути к нам, подобно тому, как увеличительное стекло искривляет свет, проходящий через его линзу.
«Когда мы предложили этот эксперимент в 2003 году, мы понятия не имели, какой объем информации можно извлечь из нашего телескопа», — говорит Марк Девлин, профессор астрономии Риз Флауэр в Пенсильванском университете и заместитель директора ACT. «Мы обязаны этим сообразительности теоретиков, многим людям, которые построили новые инструменты, чтобы сделать наш телескоп более чувствительным, и новым методам анализа, которые придумала наша команда. с."
Пенсильванские исследователи Гэри Бернстайн и Бхувнеш Джайн провели исследования по картированию темной материи с использованием видимого света, излучаемого относительно близкими галактиками, а не света от реликтового излучения. «Интересно, что мы обнаружили, что материя немного менее комковатая, чем предсказывает простейшая теория, — говорит Джайн. — Однако прекрасная работа Марка и Мэтью по реликтовому излучению полностью согласуется с теорией».
Изображение предоставлено: Люси Рединг-Икканда/Фонд Саймонса.
«Потрясающие карты темной материи ACT сильно сужают время и места, где даже самая простая теория может пойти не так», — говорит Бернстайн. «Одно из предположений состоит в том, что новая особенность гравитации или темной энергии появляется только в последние несколько миллиардов лет, после эры, которую измеряет ACT».
ACT, проработавший 15 лет, был выведен из эксплуатации в сентябре 2022 года. Тем не менее, ожидается, что вскоре будет представлено больше документов, представляющих результаты окончательного набора наблюдений, Обсерватория Саймонса будет проводить будущие наблюдения на том же месте с новым телескопом, который должен начать работу в 2024 году. Этот новый инструмент будет способен картировать небо почти в 10 раз быстрее, чем ACT.
Источник: Университет Пенсильвании
