Новейшие космологические данные указывают на удивительный факт: распределение материи во Вселенной становится все менее и менее «комковатым» с течением времени. За 13,8 миллиардов лет своего существования, структура мироздания, по-видимому, эволюционировала в направлении большей «беспорядочности» и сложности, чем предсказывали ранние модели. Это открытие, основанное на перекрестном анализе двух независимых наборов данных, бросает вызов устоявшимся представлениям о формировании и развитии космических структур.
Исследование, проведенное группой ученых из Университета Пенсильвании и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, под руководством Джошуа Кима и Мэтью Мадхавачерила, выявило неожиданное отклонение от теоретических предсказаний. Результаты, полученные аспирантом Джошуа Кимом и его руководителем Мэтью Мадхавачерилом, в целом подтверждают гравитационную теорию Эйнштейна, но при этом обнаруживают «легкий намек на небольшое расхождение» в ожидаемой степени комковатости материи в относительно недавние эпохи, примерно четыре миллиарда лет назад.
Для достижения этих результатов исследователи использовали данные, собранные двумя мощными астрономическими инструментами: Космологическим телескопом Атакама (ACT) и Спектроскопическим инструментом темной энергии (DESI). ACT, расположенный в Чили, предоставил финальный релиз данных DR6, охватывающий около 23% неба. Этот телескоп, измеряя реликтовое излучение (CMB) – «отдаленный, слабый свет» и «детскую фотографию Вселенной» возрастом около 380 000 лет – позволяет заглянуть в ранние этапы эволюции космоса. В свою очередь, DESI, установленный в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне и управляемый Национальной лабораторией имени Лоуренса в Беркли, предоставил данные первого года работы, картографируя трехмерную структуру Вселенной и изучая распределение миллионов галактик, в частности, ярких красных галактик (LRG).
Яркие красные галактики играют роль «космических ориентиров», помогая отслеживать распределение материи на протяжении миллиардов лет. DESI, таким образом, предоставляет «более современную картину Вселенной», которую можно сравнить с «фотографией из выпускного альбома Вселенной». Сопоставление данных ACT, отражающих раннюю Вселенную, и DESI, показывающих ее более позднее состояние, позволяет создать своеобразную «космическую компьютерную томографию», рассматривая различные «срезы» космической истории для отслеживания динамики комковатости материи во времени.
Ключевым инструментом в этом исследовании стал эффект гравитационного линзирования, предсказанный Эйнштейном. Гравитация массивных структур искривляет траекторию света, включая CMB, позволяя ученым косвенно судить о свойствах Вселенной, таких как распределение материи и возраст. Используя эффект линзирования, исследователи смогли создать «карты линзирования» на основе данных ACT и DESI, что позволило им количественно оценить степень комковатости материи в разные эпохи.
Полученные данные, выраженные через параметр сигма 8 (σ8), метрику, измеряющую амплитуду флуктуаций плотности материи, оказались ниже ожидаемых значений, особенно для более поздних эпох, примерно четыре миллиарда лет назад. Более низкие значения σ8 указывают на меньшую комковатость, чем предсказывалось стандартными космологическими моделями, что может свидетельствовать о замедлении структурного роста Вселенной.
Несмотря на интригующий намек на расхождение, исследователи подчеркивают, что отклонение «недостаточно сильно, чтобы убедительно свидетельствовать о новой физике» и может быть обусловлено случайностью. Однако, если это не случайность, то за наблюдаемым эффектом может стоять «неучтенная физика», возможно, связанная с природой темной энергии – загадочной силы, которая, как считается, ускоряет расширение Вселенной.
Для дальнейшего уточнения измерений и проверки полученных результатов ученые планируют использовать более мощные телескопы, такие как Обсерватория имени Саймонса. Более точные данные помогут установить, является ли наблюдаемое отклонение от предсказаний статистической флуктуацией или же свидетельствует о необходимости пересмотра фундаментальных космологических моделей.
Результаты исследований, возглавляемых Джошуа Кимом и Ноем Сайлером, опубликованы в рецензируемом «Журнале космологии и астрофизики элементарных частиц» в декабре 2024 года (DOI: 10.1088/1475-7516/2024/12/022) и на сервере препринтов arXiv в 2024 году (DOI: 10.48550/arxiv.2407.04607) соответственно. Новостная статья, ссылающаяся на эти исследования, датирована 23 января 2025 года и была получена 24 января 2025 года.
Полученные данные, указывающие на неожиданную «гладкость» Вселенной, открывают новые направления в космологических исследованиях. Изучение причин этого феномена может привести к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, управляющих эволюцией Вселенной, и, возможно, пролить свет на природу темной энергии и других загадок современной космологии.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследование, проведенное группой ученых из Университета Пенсильвании и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, под руководством Джошуа Кима и Мэтью Мадхавачерила, выявило неожиданное отклонение от теоретических предсказаний. Результаты, полученные аспирантом Джошуа Кимом и его руководителем Мэтью Мадхавачерилом, в целом подтверждают гравитационную теорию Эйнштейна, но при этом обнаруживают «легкий намек на небольшое расхождение» в ожидаемой степени комковатости материи в относительно недавние эпохи, примерно четыре миллиарда лет назад.
Для достижения этих результатов исследователи использовали данные, собранные двумя мощными астрономическими инструментами: Космологическим телескопом Атакама (ACT) и Спектроскопическим инструментом темной энергии (DESI). ACT, расположенный в Чили, предоставил финальный релиз данных DR6, охватывающий около 23% неба. Этот телескоп, измеряя реликтовое излучение (CMB) – «отдаленный, слабый свет» и «детскую фотографию Вселенной» возрастом около 380 000 лет – позволяет заглянуть в ранние этапы эволюции космоса. В свою очередь, DESI, установленный в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне и управляемый Национальной лабораторией имени Лоуренса в Беркли, предоставил данные первого года работы, картографируя трехмерную структуру Вселенной и изучая распределение миллионов галактик, в частности, ярких красных галактик (LRG).
Яркие красные галактики играют роль «космических ориентиров», помогая отслеживать распределение материи на протяжении миллиардов лет. DESI, таким образом, предоставляет «более современную картину Вселенной», которую можно сравнить с «фотографией из выпускного альбома Вселенной». Сопоставление данных ACT, отражающих раннюю Вселенную, и DESI, показывающих ее более позднее состояние, позволяет создать своеобразную «космическую компьютерную томографию», рассматривая различные «срезы» космической истории для отслеживания динамики комковатости материи во времени.
Ключевым инструментом в этом исследовании стал эффект гравитационного линзирования, предсказанный Эйнштейном. Гравитация массивных структур искривляет траекторию света, включая CMB, позволяя ученым косвенно судить о свойствах Вселенной, таких как распределение материи и возраст. Используя эффект линзирования, исследователи смогли создать «карты линзирования» на основе данных ACT и DESI, что позволило им количественно оценить степень комковатости материи в разные эпохи.
Полученные данные, выраженные через параметр сигма 8 (σ8), метрику, измеряющую амплитуду флуктуаций плотности материи, оказались ниже ожидаемых значений, особенно для более поздних эпох, примерно четыре миллиарда лет назад. Более низкие значения σ8 указывают на меньшую комковатость, чем предсказывалось стандартными космологическими моделями, что может свидетельствовать о замедлении структурного роста Вселенной.
Несмотря на интригующий намек на расхождение, исследователи подчеркивают, что отклонение «недостаточно сильно, чтобы убедительно свидетельствовать о новой физике» и может быть обусловлено случайностью. Однако, если это не случайность, то за наблюдаемым эффектом может стоять «неучтенная физика», возможно, связанная с природой темной энергии – загадочной силы, которая, как считается, ускоряет расширение Вселенной.
Для дальнейшего уточнения измерений и проверки полученных результатов ученые планируют использовать более мощные телескопы, такие как Обсерватория имени Саймонса. Более точные данные помогут установить, является ли наблюдаемое отклонение от предсказаний статистической флуктуацией или же свидетельствует о необходимости пересмотра фундаментальных космологических моделей.
Результаты исследований, возглавляемых Джошуа Кимом и Ноем Сайлером, опубликованы в рецензируемом «Журнале космологии и астрофизики элементарных частиц» в декабре 2024 года (DOI: 10.1088/1475-7516/2024/12/022) и на сервере препринтов arXiv в 2024 году (DOI: 10.48550/arxiv.2407.04607) соответственно. Новостная статья, ссылающаяся на эти исследования, датирована 23 января 2025 года и была получена 24 января 2025 года.
Полученные данные, указывающие на неожиданную «гладкость» Вселенной, открывают новые направления в космологических исследованиях. Изучение причин этого феномена может привести к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, управляющих эволюцией Вселенной, и, возможно, пролить свет на природу темной энергии и других загадок современной космологии.
