Widzimy dziś we wszechświecie migoczące niezliczone gwiazdy i galaktyki, ale ile tak naprawdę jest tam materii? Pytanie jest dość proste, ale odpowiedź wydaje się zaskakująca.
Dylemat ten istnieje głównie dlatego, że obecne obserwacje kosmologiczne po prostu nie zgadzają się co do rozmieszczenia materii w obecnym wszechświecie.
Przydatna byłaby nowa symulacja komputerowa, która śledzi ewolucję wszystkich elementów wszechświata – zwykłej materii, ciemnej materii i ciemnej energii – zgodnie z prawami fizyki. Oszałamiające zdjęcia pokazują galaktyki i gromady galaktyk widoczne na zdjęciu Wszechświatjest zasilany przez tzw Kosmiczna sieć. Ta sieć jest Największa struktura we wszechświeciezbudowane z włókien złożonych ze zwykłej materii lub materii barionowej, oraz Ciemna materia.
W przeciwieństwie do poprzednich symulacji, które dotyczyły tylko ciemnej materii, nowe prace przeprowadzone w ramach projektu o nazwie FLAMINGO (skrót od Full-Scale Large-Scale Structure Simulation with All-Sky Mapping to Interpret Next Generation Observations) śledzą również zwykłą materię.
Powiązany: Czy żyjemy w symulacji? Problem z tą zadziwiającą hipotezą.
„Chociaż ciemna materia dominuje w grawitacji, nie można już lekceważyć wkładu zwykłej materii” – stwierdził w artykule Jupp Shaye, profesor na Uniwersytecie w Lejdzie w Holandii i współautor trzech nowych badań w ramach projektu Flamingo. oświadczenie.
Jeśli chodzi o ilość materii, która faktycznie zawiera Wszechświat, astronomowie twierdzą, że tego typu symulacje komputerowe to nie tylko kosmiczna rozkosz dla oka, ale także ważne badania pomagające określić przyczynę dużej rozbieżności w kosmologii zwanej „napięciem S8”. Jest to ciągła debata na temat rozmieszczenia materii we wszechświecie.
Jakie jest napięcie S8?
Badając Wszechświat, astronomowie czasami pracują z tak zwanym parametrem S8. Parametr ten zasadniczo opisuje, jak „zbita” lub ciasno upakowana jest cała materia w naszym Wszechświecie i można go precyzyjnie zmierzyć za pomocą tak zwanych obserwacji z niskim przesunięciem ku czerwieni. Jest używany przez astronomów Przesunięcie ku czerwieni Aby zmierzyć odległość obiektu Gruntoraz badania o niskim przesunięciu ku czerwieni, takie jak „weak Soczewka grawitacyjna „Ankiety” mogłyby rzucić światło na procesy zachodzące w odległym, a zatem starszym wszechświecie.
Ale wartość S8 można również przewidzieć za pomocą funkcji Forma standardowa Kosmologia. Naukowcy mogą zasadniczo dostosować model, aby pasował do znanych właściwości obiektu Kosmiczne tło mikrofalowe (CMB), czyli promieniowanie resztkowe z Wielkiego Wybuchu, i na tej podstawie obliczyć zbicie się materii.
Oto rzecz.
Eksperymenty CMB wykazały wyższą wartość S8 niż badania słabego soczewkowania grawitacyjnego. Kosmolodzy nie wiedzą dlaczego, nazywają tę sprzeczność napięciem S8.
W rzeczywistości napięcie S8 to nadchodzący kryzys w kosmologii, który niewiele różni się od jego słynnego kuzyna: Napięcie Hubble’aCo odnosi się do sprzeczności, z jakimi borykają się naukowcy przy określaniu tempa ekspansji Wszechświata.
Powód, dla którego nowa symulacja zespołu nie daje odpowiedzi na problem jittera S8, jest poważny, ponieważ w przeciwieństwie do poprzednich symulacji, które uwzględniały jedynie wpływ ciemnej materii na ewoluujący Wszechświat, najnowsza praca uwzględnia wpływ także zwykła sprawa. W przeciwieństwie do ciemnej materii rządzi nią zwykła materia powaga Jak również ciśnienie wytwarzane przez gaz w całym wszechświecie. Na przykład napędzany wiatrami galaktycznymi Supernowa Erupcje i aktywnie gromadzą się Supermasywne czarne dziury Są to kluczowe procesy, które powodują redystrybucję zwykłej materii poprzez wdmuchiwanie jej cząstek do galaktyk przestrzeń.
Jednak nawet badanie nowego działania zwykłej materii, a także niektórych bardziej ekstremalnych wiatrów galaktycznych nie wystarczyło, aby wyjaśnić słabe zlepianie się materii obserwowane w obecnym wszechświecie.
„Jestem zdezorientowany. Istnieje ekscytująca możliwość, że naprężenia wskazują na wady Modelu Standardowego kosmologii, a nawet Modelu Standardowego w fizyce” – Shay powiedział Space.com.
zdjęcie 1 Do 4
Dziwna fizyka czy wadliwy model?
Skąd więc wzięło się napięcie w S8?
„Nie wiemy, co czyni to tak ekscytującym” – powiedział Space.com Ian McCarthy, astrofizyk teoretyczny z Liverpool John Morris University w Wielkiej Brytanii i współautor trzech nowych badań.
Jednak symulacje komputerowe, takie jak te prowadzone przez FLAMINGO, mogą przybliżyć nas o krok. Może to pomóc w ujawnieniu przyczyny drgań S8, ponieważ hipotetyczna wielka mapa Wszechświata może pomóc w zidentyfikowaniu potencjalnych błędów w naszych bieżących pomiarach. Na przykład astronomowie powoli wykluczają bardziej przyziemne wyjaśnienia tej kwestii, takie jak fakt, że może ona wynikać z ogólnej niepewności w obserwacjach struktur wielkoskalowych lub być powiązana z problemem w samym KMPT.
Zespół spodziewa się, że wpływ materii naturalnej może być znacznie silniejszy niż w obecnych symulacjach. Jednak wydaje się to również mało prawdopodobne, ponieważ symulacje dobrze zgadzają się z obserwowanymi właściwościami galaktyk i gromad galaktyk.
„Wszystkie te możliwości są bardzo ekscytujące i mają ważne implikacje dla podstawowej fizyki i kosmologii” – powiedział McCarthy. Jednak najciekawszą możliwością jest to, że „Model Standardowy jest w jakiś sposób niepoprawny”.
Na przykład ciemna materia może mieć dziwne, wzajemnie oddziałujące właściwości, które nie są brane pod uwagę w Modelu Standardowym, a drgania S8 mogą wskazywać na upadek naszej teorii grawitacji w większych skalach, powiedział McCarthy.
Jednakże, chociaż najnowsze symulacje śledzą wpływ naturalnej materii i cząstek subatomowych znanych jako… Neutrina – Stwierdzono, że obydwa są istotne dla dokładnego przewidywania ewolucji galaktyk na przestrzeni wieków, ale nie rozwiązały problemu napięcia S8.
Oto zaskakująca rzecz: przy niskich przesunięciach ku czerwieni Wszechświat jest zauważalnie mniej zbity, niż przewidywał Model Standardowy. Ale pomiary, które badają struktury wszechświata między Pomiary CMB i niskiego przesunięcia ku czerwieni „są w pełni zgodne z przewidywaniami modelu standardowego” – powiedział McCarthy. „Wygląda na to, że Wszechświat zachowywał się zgodnie z oczekiwaniami przez większą część historii kosmosu, ale coś zmieniło się później”.
Być może kluczem do rozwiązania napięcia związanego z S8 jest znalezienie odpowiedzi na pytanie, co dokładnie spowodowało tę zmianę.
To badanie jest opisane W trzy Liście Opublikowano w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
