Šiandien visatoje matome begalę žvaigždžių ir galaktikų mirksėjimo, tačiau kiek iš tikrųjų yra materijos? Klausimas pakankamai paprastas, bet atsakymas atrodo stebinantis.
Ši dilema iš esmės egzistuoja todėl, kad dabartiniai kosmologiniai stebėjimai tiesiog nesutaria dėl to, kaip medžiaga pasiskirsto dabartinėje visatoje.
Būtų naudingas naujas kompiuterinis modeliavimas, stebintis, kaip visi visatos elementai – įprasta medžiaga, tamsioji medžiaga ir tamsioji energija – vystosi pagal fizikos dėsnius. Stulbinančiuose vaizduose matomos galaktikos ir galaktikų sankaupos Visatamaitinasi tuo, kas vadinama Kosminis tinklas. Šis tinklas yra Didžiausia struktūra visatojesudarytas iš gijų, sudarytų iš įprastos arba barioninės medžiagos, ir Juodoji medžiaga.
Skirtingai nuo ankstesnių modeliavimų, kuriuose buvo nagrinėjama tik tamsioji materija, naujasis darbas, atliktas pagal projektą FLAMINGO (sutrumpintas viso masto didelio masto struktūros modeliavimas su viso dangaus žemėlapiais, siekiant interpretuoti naujos kartos stebėjimus), taip pat seka įprastą medžiagą.
Susijęs: Ar gyvename simuliacijoje? Problema su šia protu nesuvokiama hipoteze.
„Nors tamsioji medžiaga dominuoja gravitacijoje, įprastos materijos indėlio nebegalima pamiršti“, – straipsnyje sakė Juppas Shaye, Leideno universiteto Nyderlanduose profesorius ir trijų naujų „Flamingo“ projekto tyrimų bendraautoris. pareiškimas.
Kalbant apie tai, kiek materijos iš tikrųjų yra visatoje, astronomai teigia, kad tokie kompiuteriniai modeliavimai yra ne tik šaunūs kosminiai akių saldainiai, bet ir svarbūs tyrimai, padedantys nustatyti didelio kosmologijos neatitikimo, vadinamo „S8 įtampa“, priežastį. Tai vyksta diskusijos apie tai, kaip materija pasiskirsto visatoje.
Kas yra S8 įtampa?
Tyrinėdami visatą, astronomai kartais dirba su vadinamuoju S8 parametru. Šis parametras iš esmės apibūdina, kaip visa mūsų visatoje esanti medžiaga yra „sulipusi“ arba sandariai supakuota, ir gali būti tiksliai išmatuojama naudojant vadinamuosius mažo raudonojo poslinkio stebėjimus. Jį naudoja astronomai Raudonasis poslinkis Išmatuoti objekto atstumą Žemėir mažo raudonojo poslinkio tyrimai, tokie kaip „silpnas Gravitacinis lęšis „Apklausos“ galėtų atskleisti procesus, vykstančius tolimoje, taigi ir senesnėje, visatoje.
Tačiau S8 reikšmę taip pat galima numatyti naudojant funkciją Standartinė forma Kosmologija. Mokslininkai iš esmės gali pritaikyti modelį, kad atitiktų žinomas objekto savybes Kosminis mikrobangų fonas (CMB), kuri yra Didžiojo sprogimo liekamoji spinduliuotė, ir apskaičiuokite medžiagos susikaupimą iš ten.
Taigi, štai kas.
CMB eksperimentai nustatė didesnę S8 vertę nei silpnų gravitacinių lęšių tyrimai. Kosmologai nežino kodėl. Šį prieštaravimą jie vadina S8 įtampa.
Tiesą sakant, S8 įtampa yra besivystanti kosmologijos krizė, kuri mažai skiriasi nuo garsiojo pusbrolio: Hablo įtampaTai reiškia prieštaravimus, su kuriais susiduria mokslininkai nustatydami visatos plėtimosi greitį.
Priežastis, kodėl naujasis komandos modeliavimas nepateikia atsakymo į S8 virpėjimo problemą, yra didelė problema, nes skirtingai nei ankstesniuose modeliuose, kuriuose buvo atsižvelgta tik į tamsiosios medžiagos poveikį besivystančiai visatai, naujausiame darbe atsižvelgiama į taip pat įprastas dalykas. Priešingai nei tamsioji medžiaga, ją valdo įprasta medžiaga gravitacija Taip pat dujų sukuriamas slėgis visoje visatoje. Pavyzdžiui, varomas galaktikos vėjų Supernova Išsiveržimai ir aktyviai kaupiasi Supermasyvios juodosios skylės Tai labai svarbūs procesai, perskirstantys įprastą medžiagą, pučiant jos daleles į galaktikas erdvė.
Tačiau net ir tyrinėjant naujus įprastos materijos darbus bei kai kuriuos ekstremalesnius galaktikos vėjus nepakako, kad būtų galima paaiškinti dabartinėje visatoje pastebėtą silpną materijos susikaupimą.
„Aš čia praradau“, – Space.com sakė Shay. „Įdomi galimybė yra ta, kad įtampa rodo standartinio kosmologijos modelio ar net standartinio fizikos modelio trūkumus.
paveikslėlį 1 į 4
Keista fizika ar ydingas modelis?
Taigi, kur atsirado ši S8 įtampa?
„Nežinome, kas tai daro taip įdomiau“, – Space.com sakė Ianas McCarthy, teorinis astrofizikas iš Liverpulio Džono Moriso universiteto (JK) ir trijų naujų tyrimų bendraautoris.
Tačiau kompiuterinis modeliavimas, pvz., atliekamas FLAMINGO, gali priartinti mus vienu žingsniu. Tai gali padėti atskleisti S8 virpėjimo priežastį, nes hipotetinis didysis visatos žemėlapis gali padėti nustatyti galimas dabartinių matavimų klaidas. Pavyzdžiui, astronomai pamažu atmeta žemiškesnius šios problemos paaiškinimus, pavyzdžiui, tai, kad tai gali būti dėl bendro neapibrėžtumo stebint didelio masto struktūras arba susijusią su pačia CMB problema.
Tiesą sakant, komanda tikisi, kad natūralios medžiagos poveikis gali būti daug stipresnis nei dabartiniuose modeliavimuose. Tačiau tai taip pat atrodo mažai tikėtina, nes modeliavimas gerai atitinka pastebėtas galaktikų ir galaktikų grupių savybes.
„Visos šios galimybės yra labai įdomios ir turi svarbių pasekmių pagrindinei fizikai ir kosmologijai”, – sakė McCarthy. Tačiau įdomiausia galimybė yra ta, kad „Standartinis modelis tam tikru būdu yra neteisingas“.
Pavyzdžiui, tamsioji medžiaga gali turėti keistų, savaime sąveikaujančių savybių, į kurias neatsižvelgta standartiniame modelyje, o S8 virpėjimas gali rodyti mūsų gravitacijos teorijos žlugimą didesniu mastu, sakė McCarthy.
Tačiau, nors naujausi modeliai stebi natūralių medžiagų ir subatominių dalelių, žinomų kaip… Neutrinos – Nustatyta, kad abu jie yra svarbūs norint tiksliai prognozuoti, kaip galaktikų raida per amžius, tačiau jie neišsprendė S8 įtampos problemos.
Štai kas stebina: esant mažam raudonajam poslinkiui, visata yra pastebimai mažiau gniuždyta, nei prognozuojama standartiniame modelyje. Tačiau matavimai, tiriantys visatos struktūras tarp CMB ir mažo raudonojo poslinkio matavimai „visiškai atitinka standartinio modelio prognozes“, – sakė McCarthy. „Atrodo, kad didžiąją kosminės istorijos dalį Visata elgėsi taip, kaip tikėtasi, tačiau vėliau tai pasikeitė kosminėje istorijoje.
Galbūt S8 įtampos sprendimo raktas slypi atsakant, kas būtent paskatino šį pokytį.
Šis tyrimas yra aprašyta in trys Lapai Paskelbta Karališkosios astronomijos draugijos mėnesiniuose pranešimuose.
„Analitikas. Kūrėjas. Zombių fanatikas. Aistringas kelionių narkomanas. Popkultūros ekspertas. Alkoholio gerbėjas”.
