Астрономы составили подробную карту таинственной темной материи, используя первое излучение Вселенной, и новое изображение еще раз доказало правоту Альберта Эйнштейна.

Курс

Англійської

Темная материя

Темная материя – это таинственная субстанция, пронизывающая всю Вселенную и объединяющая звезды, планеты, галактики и все остальное; она невидима, а ее существование можно подтвердить только гравитационным влиянием на видимую материю и фоновое излучение. Предположение о ее существовании необходимо для того, чтобы избежать некоторых разногласий в массах галактик и их скоплений, а также видимой материи.

На основе предварительных наблюдений за большими галактиками и их интерпретации в рамках теории Большого Взрыва установлено, что темная материя составляет 26,8% от суммарной густоты Вселенной. Для сравнения, обычное вещество составляет лишь 4,9% от суммарной плотности Вселенной, остальные 68,3% приходятся на темную энергию (если не учитывать темную энергию, то темная материя составляет около 80% от плотности материи Вселенной, а обычная  (видимая) материя – всего около 20%).

Новая карта

Международная группа из более чем 160 астрономов использовала Атакамский космологический телескоп для исследования темной материи и, кажется, оно все-таки подтверждает теории Альберта Эйнштейна о гравитации и космологии, а также стандартную модель физики.

До того как телескоп вывели из эксплуатации в 2022 году, ученые успели собрать достаточное количество данных для своего исследования. Они изучали космический микроволновой фон — диффузное излучение, которое заполняет всю видимую Вселенную и традиционно считается первым электромагнитным излучением космоса, возникшим, когда Вселенной было всего 380 000 лет.

Астрономы отследили, как гравитационное тяготение больших структур во Вселенной, включая темную материю, искажает реликтовое излучение в течение 14 миллиардов лет, которые нужны ему для достижения Земли (так же как лупа искривляет проходящий через линзу свет). Новая подробная карта, сделанная на основе этих наблюдений, показывает, что ранее обнаруженная «комковатость» и скорость расширения Вселенной согласуются со Стандартной моделью космологии, основанной на теории гравитации Эйнштейна.

Теория Эйнштейна

Общая теория относительности, опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1916 году, пригодна для описания гравитационного взаимодействия движущихся тел со скоростями близкими к скорости света. Ее также можно применять в случае сильных гравитационных полей, которые возникают, например, вблизи нейтронных звезд и черных дыр. В Солнечной системе эффекты общей теории относительности проявляются незначительными отклонениями фактических траекторий движения планет и других космических тел от орбит, рассчитанных в рамках теории Ньютона.

Несмотря на существование альтернативных теорий гравитации, общая теория относительности общепринята в современной физике. Ее применят в физической космологии, объясняющей эволюцию Вселенной, а выводы теории подтверждены рядом экспериментальных наблюдений.

Новый кризис в космологии

Блейк Шервин, профессор космологии из Кембриджского университета, сказал, что новая карта может положить конец дискуссии, которую некоторые называют «Кризис в космологии». Она связана с недавними исследованиями, сделанными с использованием фонового света, излучаемого звездами в галактиках, а не только с реликтовым излучением.

Эти результаты, казалось, свидетельствовали, что темная материя не была достаточно «комковатой», чтобы связать Вселенную, делая Стандартную модель космологии по сути «сломанной» или по крайней мере неполной. Однако новая карта, созданная с помощью Атакамского телескопа, хорошо согласуется с прогнозами Стандартной модели. Пока больше не нужно придумывать новые законы физики, чтобы «исправить» наши знания о том, как работает природа.

Не блин, а пончик? Исследователи говорят, что Вселенная имеет более сложную форму, чем считалось ранее