Detalizētākā mūsu Visuma tumšās matērijas karte ir dīvaini gluda

Viktora M. Blanko teleskopa kupols Čīlē. Reidars Hāns, Fermilab

Mēģinājums aprakstīt tumšo vielu ir tas pats, kas mēģināt aprakstīt spoku, kas dzīvo jūsu mājā. Jūs to nemaz nevarat redzēt, bet tas, ko jūs var redziet visu, ko tas pārvietojas. Un vienīgais izskaidrojums ir neredzams spēks, kuru jūs nevarat novērot, izmērīt vai tieši mijiedarboties.

Mēs zinām, ka tumšā matērija pastāv, jo varam novērot tās ietekmi uz visu, kas virpuļo Visumā. Zinātnieki lēš, ka aptuveni 27% Visuma veido tumšā viela (68% ir tumšā enerģija, bet pēdējie 5% ir parasta matērija un enerģija). Ikviena prātā rodas jautājumi: kur īsti atrodas visas šīs nenotveramās lietas? Un kā tas tiek izplatīts visā Visumā?

Starptautisks projekts, kurā piedalās vairāk nekā 400 zinātnieku ar nosaukumu Dark Energy Survey, strādā pie atbildes uz tiem. Tā tikko ir izlaidusi vislielāko un detalizētāko tumšās matērijas karti Visumā ar dažiem negaidītiem atklājumiem, kas vēl precīzi neatbilst fizikas idejām, kas datētas ar Albertu Einšteinu un viņa vispārējās relativitātes teoriju.

DES ir mēģinājums attēlot pēc iespējas vairāk galaktiku kā starpniekserveri tumšās matērijas kartēšanai, kas ir iespējams, jo tumšās matērijas gravitācijai ir liela nozīme šo galaktiku izplatības regulēšanā. No 2013. gada augusta līdz 2019. gada janvārim desmitiem un desmitiem zinātnieku pulcējās, lai izmantotu četrmetrīgo Viktora M. Blanko teleskopu Čīlē, lai pētītu debesis tuvajā infrasarkanajā starā.

Kartes izveidei ir divas atslēgas. Pirmais ir vienkārši novērot galaktiku atrašanās vietu un izplatību visā Visumā. Šis izkārtojums norāda zinātniekus, kur atrodas lielākā tumšās vielas koncentrācija.

Otrais ir gravitācijas lēcu novērošana, parādība, kurā galaktiku izstarotā gaisma gravitācijas ceļā tiek izstiepta ar tumšo vielu, pārvietojoties pa kosmosu. Efekts ir līdzīgs skatīšanai caur palielināmo stiklu. Zinātnieki izmanto gravitācijas lēcas, lai secinātu, cik daudz vietas aizņem tuvumā esošā tumšā viela. Jo vairāk izkropļota gaisma, jo drūmāka ir tumšā viela.

Jaunākajos rezultātos ir ņemti vērā pirmo trīs gadu DES dati, kas atbilst vairāk nekā 226 miljoniem galaktiku, kas novērotas 345 naktis. Tagad mēs varam noteikt tumšo vielu ceturtdaļā dienvidu puslodes, saka Niall Džefrijs, pētnieks no Londonas Universitātes koledžas un École Normale Supérieure Parīzē, viens no DES projekta vadītājiem.

Debesu tumšās vielas kartes DES līdz šim apjoms pēc jaunākajiem atklājumiem. Spilgtie plankumi atspoguļo lielāko tumšās vielas koncentrāciju, savukārt tumšāki apgabali norāda uz zemu blīvumu.

TUMŠĀS ENERĢIJAS APTAUJA

Kopumā dati atbilst tā sauktajam kosmoloģijas standarta modelim, kas paredz, ka Visums tika izveidots Lielajā sprādzienā un ka tā kopējais masas enerģijas saturs ir 95% tumšās vielas un tumšās enerģijas. Un jaunā karte sniedza zinātniekiem detalizētāku ieskatu par dažām milzīgajām Visuma tumšās vielas struktūrām, kas citādi mums paliek neredzamas. Spilgtākie plankumi kartē attēlo lielāko tumšās vielas koncentrāciju, un tie veido kopas un halos ap ļoti zema blīvuma tukšumiem.

Bet daži rezultāti bija pārsteidzoši. Mēs atradām mājienus, ka Visums ir gludāks, nekā gaidīts, saka Džefrijs. Šie padomi ir redzami arī citos gravitācijas lēcu eksperimentos.

Tas nav tas, ko paredz vispārējā relativitāte, kas liek domāt, ka tumšajai vielai vajadzētu būt nelīdzenākai un mazāk vienmērīgai. Autori raksta vienā no 30 rakstiem tiek atklāts, ka, lai gan pierādījumi nekādā ziņā nav galīgi, mēs, iespējams, sākam redzēt jaunas fizikas mājienus. Kosmologiem tas atbilstu, iespējams, Einšteina aprakstītajiem gravitācijas likumiem, saka Džefrijs.

Lai gan sekas ir milzīgas, piesardzība ir vissvarīgākā, jo mēs joprojām tik maz zinām par tumšo vielu (kas mums vēl ir tieši jānovēro). Piemēram, Džefrijs atzīmē, ka, ja sarežģītās astrofizikas dēļ tuvējās galaktikas veidojas dīvainā veidā, mūsu objektīvu rezultāti tiks maldināti.

Citiem vārdiem sakot, rezultātiem varētu būt daži eksotiski skaidrojumi — iespējams, tos izskaidrojot ar vispārējo relativitāti savienojamās metodes. Tas būtu milzīgs atvieglojums ikvienam astrofiziķim, kura visa mūža darbs ir balstīts uz to, ka Einšteins ir pareizi. Un neaizmirsīsim: vispārējā relativitāte ir izturējusies ļoti labi katru otro pārbaudi kas ir ticis uzmests gadu gaitā.

Rezultāti jau rada viļņus, pat ja tiek gaidīti vēl vairāki DES datu izlaidumi. Jau tagad astronomi izmanto šīs kartes, lai pētītu kosmiskā tīkla struktūras un labāk izprastu saikni starp galaktikām un tumšo vielu, saka Džefrijs. Mums, iespējams, nav jāgaida pārāk ilgi, lai noskaidrotu, vai rezultāti patiešām ir kļūdaini, vai arī mūsu izpratne par Visumu ir jāpārraksta.

paslēpties