Podrobná nová mapa veškeré hmoty ve vesmíru naznačuje, že něco chybí

Astronomové sestavili jednu z nejkomplexnějších map veškeré hmoty ve vesmíru. Obrovský podnik naznačuje trochu hladší vesmír, než jsme si mysleli, což naznačuje, že našim modelům může něco chybět.

Všeobecně uznávanou teorií je, že Velký třesk vše odstartoval tím, že vyslal hmotu létající všemi směry do rozpínajícího se vesmíru. Jak byste mohli očekávat, nebylo to všechno rozprostřeno rovnoměrně, ale mělo v sobě prvek náhodnosti, takže určité oblasti měly více hmoty než jiné. Postupem času se v hustších oblastech začaly tvořit mračna prachu a plynu, která dále kondenzovala do hvězd, galaxií a všeho ostatního.

Studiem rozložení hmoty v dnešním vesmíru mohou vědci lépe porozumět silám, které utvářejí vesmír. To zahrnuje takové záhady, jako je temná energie, o které se předpokládá, že řídí expanzi vesmíru, aby se časem zrychlila.

Nyní vědci vytvořili jednu z dosud nejpřesnějších map hmoty vesmíru. To znamenalo shromáždit obrovské množství dat ze dvou různých průzkumů dalekohledů a vzájemně je porovnat, což pomáhá snížit pravděpodobnost, že jakékoli chyby v jednom souboru dat naruší výsledky.

První je Dark Energy Survey, projekt, který strávil šest let skenováním oblohy v téměř ultrafialovém, viditelném a blízkém infračerveném světle z jeho vysokohorského posedu v Chile. Druhým je dalekohled jižního pólu, který studuje kosmické mikrovlnné pozadí (CMB) – dosvit velkého třesku.

Yuuki Omori

Aby vědci celou záležitost zmapovali, zaměřili se na fenomén zvaný gravitační čočka. V podstatě objekty s obrovskými hmotnostmi ve skutečnosti deformují samotný prostoročas do té míry, že dráha světla bude při průchodu ohnuta. Měření rozsahu tohoto ohybu může vědcům umožnit vypočítat, kolik hmoty, a tedy hmoty, je přítomno v určité oblasti.

Analýza se většinou shodovala s tím, co je v současnosti nejrozšířenějším modelem vesmíru, známým jako model studené temné hmoty lambda (ΛCDM). Možná to však nebylo dokonalé – studie naznačuje, že hmota se shlukuje o něco méně, než jsme si mysleli, což by mohlo otevřít dveře pro zcela nový model, který věci lépe vysvětluje.

„Zdá se, že v současném vesmíru je o něco méně fluktuací, než bychom předpovídali za předpokladu, že náš standardní kosmologický model je zakotven v raném vesmíru,“ řekl Eric Baxter, autor studií.

Toto není první trhlina, která se objevila v našem takzvaném standardním modelu kosmologie. ΛCDM vyžaduje existenci tajemné látky zvané temná hmota, kterou lze pozorovat pouze prostřednictvím jejího gravitačního vlivu na regulérní hmotu. Nicméně, jakkoli jsou si astronomové jisti, že existuje, desetiletí experimentů nedokázaly přímo detekovat.

Existuje také problém zvaný Hubbleovo napětí. V zásadě pozorování vesmíru jedním způsobem vede ke konkrétní hodnotě toho, co se nazývá Hubbleova konstanta – ale model ΛCDM, podpořený jinými metodami pozorování, vede ke zcela jiné hodnotě. Ještě podivnější je, že oba jsou čím dál jistější, a přesto nedochází k žádnému překrývání, což naznačuje možnost nové fyziky.

To znamená, že výzkumníci nového projektu uznávají, že jejich pozorování méně hrudkovité povahy hmoty ještě nedosáhlo úrovně statistické významnosti potřebné k jistotě. Budoucí práce by to mohla potvrdit.

Ať tak či onak, tato nová mapa hmoty vesmíru poskytne dobrý základ pro budoucí studium.

Výzkum byl publikován ve třech článcích v časopise Fyzický přehled D.

Zdroj: University of Chicago