Сьогодні ми бачимо незліченну кількість зірок і галактик, що мерехтять у Всесвіті, але скільки насправді там речовини? Питання досить просте, але відповідь здається дивовижною.
Ця дилема існує в основному тому, що поточні космологічні спостереження просто не погоджуються щодо того, як матерія розподілена в нинішньому Всесвіті.
Було б корисно нове комп’ютерне моделювання, яке відстежує, як усі елементи Всесвіту — звичайна матерія, темна матерія та темна енергія — розвиваються відповідно до законів фізики. Приголомшливі зображення показують галактики та скупчення галактик, видимі на зображенні Всесвітживиться, що називається Космічна мережа. Ця мережа Найбільша структура у Всесвітіпобудований із ниток, що складаються із звичайної речовини, або баріонної матерії, і Темна матерія.
На відміну від попередніх симуляцій, які розглядали лише темну матерію, нова робота, виконана проектом під назвою FLAMINGO (скорочення від Full-Scale Large-Scale Structure Simulation with All-Sky Mapping to Interpret Next Generation Observations), також відстежує звичайну матерію.
пов’язані: Ми живемо в симуляції? Проблема цієї карколомної гіпотези.
«Хоч темна матерія домінує над гравітацією, внеском звичайної матерії більше не можна нехтувати», — сказав у статті Юпп Шей, професор Лейденського університету в Нідерландах і співавтор трьох нових досліджень проекту «Фламінго». заява.
Щодо того, скільки матерії насправді містить Всесвіт, астрономи кажуть, що комп’ютерне моделювання, подібне до цього, є не просто крутою космічною цукеркою для очей, а й важливим дослідженням, яке допоможе визначити причину великої розбіжності в космології під назвою «напруга S8». Це тривають дискусії про те, як матерія розподілена у Всесвіті.
Що таке напруга S8?
Досліджуючи Всесвіт, астрономи іноді використовують так званий параметр S8. Цей параметр по суті описує, наскільки «згрупована» або щільно упакована вся матерія в нашому Всесвіті, і його можна точно виміряти за допомогою так званих спостережень за низьким червоним зміщенням. Його використовують астрономи Червоне зміщення Щоб виміряти відстань до об’єкта Земляа також дослідження низького червоного зміщення, такі як «слабкий Гравітаційна лінза «Огляди» могли б пролити світло на процеси, що відбуваються у далекому, а отже, більш давньому Всесвіті.
Але значення S8 також можна передбачити за допомогою функції Стандартна форма Космологія. Вчені можуть істотно налаштувати модель відповідно до відомих властивостей об’єкта Космічна мікрохвильова фону (CMB), що є залишковим випромінюванням від Великого вибуху, і обчисліть з нього злипання речовини.
Отже, ось у чому річ.
Експерименти CMB виявили вище значення S8, ніж дослідження зі слабкою гравітаційною лінзою. Космологи не знають чому, вони називають це протиріччя напругою S8.
Фактично, напруга S8 – це назріваюча криза в космології, яка мало чим відрізняється від свого відомого двоюрідного брата: Напруга ХабблаЦе стосується суперечностей, з якими стикаються вчені при визначенні швидкості розширення Всесвіту.
Причина, по якій нове моделювання команди не дає відповіді на проблему тремтіння S8, є великою справою, оскільки, на відміну від попередніх моделювань, які враховували лише вплив темної матерії на всесвіт, що розвивається, остання робота враховує вплив звичайна матерія також. На відміну від темної матерії, нею керує звичайна матерія сила тяжіння А також тиск, створюваний газом у всьому Всесвіті. Наприклад, рухається галактичними вітрами Наднова Висипання і активно накопичуються Надмасивні чорні діри Це важливі процеси, які перерозподіляють звичайну матерію, надуваючи її частинки в галактики простір.
Однак навіть вивчення нової роботи звичайної матерії, а також деяких більш екстремальних галактичних вітрів не було достатнім, щоб пояснити слабке згусткування матерії, що спостерігається в сучасному Всесвіті.
“Я тут у розгубленості”, – сказав Шей Space.com. «Захоплююча можливість полягає в тому, що напруга вказує на недоліки Стандартної моделі космології або навіть Стандартної моделі фізики».
картина 1 до 4
Дивна фізика чи помилкова модель?
Отже, звідки виникла ця напруга S8?
«Ми не знаємо, що робить це таким захоплюючим», — сказав Space.com Ян Маккарті, астрофізик-теоретик з Ліверпульського університету Джона Морріса у Великобританії та співавтор трьох нових досліджень.
Однак комп’ютерне моделювання, наприклад те, яке проводить FLAMINGO, може наблизити нас на крок ближче. Це може допомогти виявити причину тремтіння S8, оскільки гіпотетична велика карта Всесвіту може допомогти визначити потенційні помилки в наших поточних вимірюваннях. Наприклад, астрономи поступово відкидають більш приземлені пояснення проблеми, як-от той факт, що це може бути пов’язано із загальною невизначеністю у спостереженнях великомасштабних структур або пов’язано з проблемою в самому CMB.
Фактично, команда очікує, що вплив природної матерії може бути набагато сильнішим, ніж у поточному моделюванні. Однак це також здається малоймовірним, оскільки моделювання добре узгоджується зі спостережуваними властивостями галактик і скупчень галактик.
«Усі ці можливості дуже захоплюючі та мають важливе значення для фундаментальної фізики та космології», — сказав Маккарті. Але найцікавіша можливість полягає в тому, що «Стандартна модель певним чином невірна».
Наприклад, темна матерія може мати дивні властивості самовзаємодії, які не враховуються в Стандартній моделі, а тремтіння S8 може свідчити про крах нашої теорії гравітації у великих масштабах, сказав Маккарті.
Однак, хоча останні моделювання відстежують вплив природної матерії та субатомних частинок, відомих як… нейтрино – Обидва вони виявилися важливими для створення точних прогнозів про те, як галактики еволюціонували протягом століть, – але вони не вирішили проблему напруги S8.
Ось що дивує: при низьких червоних зміщеннях Всесвіт помітно менш складний, ніж передбачає Стандартна модель. Але вимірювання, які досліджують структуру Всесвіту між Вимірювання реліктового випромінювання та низького червоного зсуву “повністю відповідають прогнозам стандартної моделі”, сказав Маккарті. «Здається, що Всесвіт поводився так, як очікувалося, протягом більшої частини космічної історії, але це змінилося пізніше в космічній історії».
Можливо, ключ до вирішення напруженості щодо S8 полягає у відповіді, що саме спонукало цю зміну.
Це дослідження описано в три листя Опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
