Manapság számtalan csillagot és galaxist látunk pislákolni az univerzumban, de mennyi anyag van valójában? A kérdés elég egyszerű, de a válasz meglepőnek tűnik.
Ez a dilemma nagyrészt azért áll fenn, mert a jelenlegi kozmológiai megfigyelések egyszerűen nem értenek egyet azzal kapcsolatban, hogyan oszlik el az anyag a jelenlegi univerzumban.
Hasznos lenne egy új számítógépes szimuláció, amely nyomon követi az univerzum összes elemének – a közönséges anyag, a sötét anyag és a sötét energia – fejlődését a fizika törvényei szerint. A lenyűgöző képek a képen látható galaxisokat és galaxishalmazokat mutatják be Világegyetemaz ún A kozmikus háló. Ez a hálózat az A világegyetem legnagyobb szerkezeteközönséges anyagból vagy barion anyagból álló filamentekből épült, és Sötét anyag.
Ellentétben a korábbi szimulációkkal, amelyek csak a sötét anyagot vizsgálták, az új munka, amelyet a FLAMINGO nevű projekt (a teljes égbolt leképezéssel történő teljes skálájú szerkezetszimuláció rövidítése a következő generációs megfigyelések értelmezésére) végzett, a normál anyagot is nyomon követi.
Összefüggő: Szimulációban élünk? A probléma ezzel az elképesztő hipotézissel.
„Bár a sötét anyag uralja a gravitációt, a közönséges anyag hozzájárulása már nem elhanyagolható” – mondta egy cikkben Jupp Shaye, a holland Leideni Egyetem professzora, a Flamingo projektről szóló három új tanulmány társszerzője. nyilatkozat.
Ami azt illeti, hogy az univerzum valójában mennyi anyagot tartalmaz, a csillagászok azt mondják, hogy az ehhez hasonló számítógépes szimulációk nem csak jó kozmikus szemcseppek, hanem fontos vizsgálatok is, amelyek segítenek meghatározni a kozmológiai „S8 feszültségnek” nevezett jelentős eltérés okát. Ez a folyamatban lévő vita arról, hogyan oszlik el az anyag a világegyetemben.
Mi az S8 feszültsége?
Az univerzum felfedezésekor a csillagászok néha az úgynevezett S8 paraméterrel dolgoznak. Ez a paraméter lényegében azt írja le, hogy az univerzumban lévő összes anyag mennyire „csomósodott” vagy szorosan össze van csomagolva, és pontosan mérhető az úgynevezett alacsony vöröseltolódású megfigyelések segítségével. A csillagászok használják Vöröseltolódás Megmérni, milyen messze van egy tárgy Földés alacsony vöröseltolódásos vizsgálatok, mint például a „gyenge Gravitációs lencse A „felmérések” fényt deríthetnek a távoli, tehát régebbi univerzumban kibontakozó folyamatokra.
De az S8 értéke függvény segítségével is megjósolható Alapforma Kozmológia. A tudósok lényegében úgy tudják beállítani a modellt, hogy illeszkedjen az objektum ismert tulajdonságaihoz Kozmikus mikrohullámú háttér (CMB), ami az ősrobbanásból származó maradék sugárzás, és onnan számítsa ki az anyag csomósodását.
Szóval, itt van a dolog.
A CMB-kísérletek magasabb S8-értéket találtak, mint a gyenge gravitációs lencsés felmérések. A kozmológusok nem tudják, miért, ezt az ellentmondást S8 feszültségnek nevezik.
Valójában az S8 feszültsége a kozmológiában kialakuló válság, amely alig különbözik híres rokonától: Hubble feszültségAmi azokra az ellentmondásokra vonatkozik, amelyekkel a tudósok szembesülnek az univerzum tágulási sebességének meghatározásakor.
Az ok, amiért a csapat új szimulációja nem ad választ az S8 jitter problémájára, az nagy baj, mert a korábbi szimulációktól eltérően, amelyek csak a sötét anyagnak a fejlődő univerzumra gyakorolt hatásait vették figyelembe, a legújabb munka figyelembe veszi a hétköznapi anyag is. A sötét anyaggal ellentétben a közönséges anyag irányítja gravitáció Valamint a gáz által az univerzumban generált nyomás. Például galaktikus szelek hajtják Szupernóva Kitörések és aktívan felhalmozódnak Szupermasszív fekete lyukak Ezek olyan kulcsfontosságú folyamatok, amelyek a közönséges anyagot újraelosztják azáltal, hogy részecskéit galaxisokba fújják hely.
Azonban még a közönséges anyag új munkájának, valamint néhány szélsőségesebb galaktikus szelnek a tanulmányozása sem volt elegendő a jelenlegi univerzumban megfigyelhető gyenge anyagcsomósodás magyarázatára.
„Kedve vagyok itt” – mondta Shay a Space.com-nak. „Izgalmas lehetőség, hogy a feszültség a kozmológia standard modelljének vagy akár a fizika standard modelljének hibáira mutat.”
kép 1 nak nek 4
Furcsa fizika vagy hibás modell?
Szóval, honnan ered ez az S8 feszültség?
„Nem tudjuk, mi teszi ezt olyan izgalmassá” – mondta a Space.com-nak Ian McCarthy, a brit Liverpool John Morris Egyetem elméleti asztrofizikusa, három új tanulmány társszerzője.
A számítógépes szimulációk, például a FLAMINGO által végzett szimulációk azonban egy lépéssel közelebb hozhatnak bennünket. Segíthet feltárni az S8 remegésének okát, mivel az univerzum hipotetikus nagy térképe segíthet azonosítani a jelenlegi méréseink lehetséges hibáit. Például a csillagászok lassan kizárják a kérdés hétköznapibb magyarázatait, például azt, hogy ennek oka lehet a nagyméretű struktúrák megfigyelésének általános bizonytalansága vagy magának a CMB-nek a problémája.
Valójában a csapat arra számít, hogy a természetes anyagok hatásai sokkal erősebbek lehetnek, mint a jelenlegi szimulációkban. Ez azonban szintén valószínűtlennek tűnik, mivel a szimulációk jól egyeznek a galaxisok és galaxishalmazok megfigyelt tulajdonságaival.
„Minden ilyen lehetőség nagyon izgalmas, és fontos kihatással van az alapvető fizikára és a kozmológiára” – mondta McCarthy. De a legérdekesebb lehetőség az, hogy „a Standard Modell valamilyen szempontból helytelen”.
Például a sötét anyagnak furcsa, önkölcsönhatásba lépő tulajdonságai lehetnek, amelyeket a Standard Modell nem vesz figyelembe, és az S8 jitter a gravitációs elméletünk összeomlását jelezheti nagyobb léptékben, mondta McCarthy.
Míg azonban a legújabb szimulációk nyomon követik a természetes anyagok és a szubatomi részecskék hatásait, amelyeket… Neutrinók – Mindkettő fontosnak bizonyult ahhoz, hogy pontos előrejelzéseket lehessen készíteni arról, hogyan fejlődtek a galaxisok az idők során – de nem oldották meg az S8 feszültségi problémáját.
Íme a meglepő dolog: Alacsony vöröseltolódás esetén az univerzum észrevehetően kevésbé rögös, mint azt a Standard Modell jósolta. De olyan mérések, amelyek az univerzum szerkezetét vizsgálják között A CMB és az alacsony vöröseltolódás mérései „teljes mértékben összhangban vannak a standard modell előrejelzéseivel” – mondta McCarthy. „Úgy tűnik, az univerzum a kozmikus történelem nagy részében az elvárásoknak megfelelően viselkedett, de ez később megváltozott a kozmikus történelem során.”
Az S8 feszültségének feloldásának kulcsa talán abban rejlik, hogy megválaszoljuk, hogy pontosan mi is késztette ezt a változást.
Ez a kutatás az leírta ban ben három Levelek Megjelent a Royal Astronomical Society havi közleményében.
More Stories
A SpaceX Polaris Dawn űrszondájának legénysége a valaha volt legveszélyesebb űrsétára készül
Egy őskori tengeri tehenet evett meg egy krokodil és egy cápa a kövületek szerint
Egyforma dinoszaurusz-lábnyomokat fedeztek fel két kontinensen