Išsamiausias mūsų visatos tamsiosios medžiagos žemėlapis yra keistai sklandus

Viktoro M. Blanco teleskopo kupolas Čilėje. Reidaras Hahnas, „Fermilab“.

Bandymas apibūdinti tamsiąją materiją prilygsta vaiduokliui, gyvenančiam jūsų namuose. Tu to visai nematai, bet ką tu gali matote visus daiktus, su kuriais jis juda. Ir vienintelis paaiškinimas yra nematoma jėga, kurios negalite stebėti, išmatuoti ar tiesiogiai bendrauti.

Mes žinome, kad tamsioji medžiaga egzistuoja, nes galime stebėti jos poveikį visoms visatoje besisukančioms medžiagoms. Mokslininkai apskaičiavo, kad apie 27 % visatos sudaro tamsioji medžiaga (68 % – tamsioji energija, o paskutiniai 5 % – įprastinė materija ir energija). Visiems kyla klausimai: kur tiksliai yra visa tai, ko nepagaunama? Ir kaip jis pasiskirsto visoje visatoje?

Į juos atsako tarptautinis projektas, kuriame dalyvauja daugiau nei 400 mokslininkų, vadinamas Dark Energy Survey. Ji ką tik išleido didžiausią ir detaliausią tamsiosios materijos žemėlapį visatoje – su kai kuriais netikėtais atradimais, kurie dar visiškai nesutampa su fizikos idėjomis, kilusiomis iš Alberto Einšteino ir jo bendrosios reliatyvumo teorijos.

DES yra pastangos pavaizduoti kuo daugiau galaktikų kaip tamsiosios materijos atvaizdavimo tarpinį serverį, o tai įmanoma, nes tamsiosios materijos gravitacija vaidina svarbų vaidmenį valdant, kaip šios galaktikos pasiskirsto. Nuo 2013 m. rugpjūčio mėn. iki 2019 m. sausio mėnesio dešimtys ir dešimtys mokslininkų susirinko, kad naudotų keturių metrų Viktoro M. Blanco teleskopą Čilėje, kad galėtų tyrinėti dangų artimuoju infraraudonuoju spinduliu.

Yra du žemėlapio kūrimo klavišai. Pirmasis yra tiesiog stebėti galaktikų vietą ir pasiskirstymą visoje visatoje. Ši tvarka mokslininkams nurodo, kur yra didžiausios tamsiosios medžiagos koncentracijos.

Antrasis yra gravitacinio lęšio stebėjimas – reiškinys, kai galaktikų skleidžiama šviesa yra gravitacijos būdu ištempiama tamsiosios medžiagos, judant per erdvę. Poveikis panašus į žiūrėjimą pro didinamąjį stiklą. Mokslininkai naudoja gravitacinius lęšius, kad nustatytų, kiek tikrosios erdvės užima šalia tamsiosios medžiagos. Kuo labiau iškraipyta šviesa, tuo gumbesnė tamsioji medžiaga.

Naujausiuose rezultatuose atsižvelgta į pirmųjų trejų metų DES duomenis, kuriuose yra daugiau nei 226 milijonai galaktikų, stebėtų per 345 naktis. Dabar galime nustatyti tamsiąją medžiagą ketvirtadalyje pietinio pusrutulio, sako Niall Jeffrey, mokslininkas iš Londono universiteto koledžo ir École Normale Supérieure Paryžiuje, vienas iš DES projekto vadovų.

DES tamsiosios medžiagos dangaus žemėlapio apimtis iki šiol, po naujausių radinių. Ryškios dėmės rodo didžiausią tamsiosios medžiagos koncentraciją, o tamsesnės sritys rodo mažą tankį.

TAMSIOS ENERGIJOS TYRIMAS

Apskritai duomenys sutampa su vadinamuoju standartiniu kosmologijos modeliu, kuris teigia, kad visata buvo sukurta Didžiojo sprogimo metu ir kad jos bendras masės energijos kiekis yra 95% tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos. Naujasis žemėlapis suteikė mokslininkams išsamesnį žvilgsnį į kai kurias didžiules tamsiosios materijos visatos struktūras, kurios kitu atveju mums lieka nematomos. Ryškiausios dėmės žemėlapyje rodo didžiausią tamsiosios medžiagos koncentraciją ir aplink labai mažo tankio tuštybes sudaro sankaupas ir aureoles.

Tačiau kai kurie rezultatai nustebino. Mes radome užuominų, kad visata yra sklandesnė nei tikėtasi, sako Jeffrey. Šios užuominos matomos ir kituose gravitacinių lęšių eksperimentuose.

Tai nėra tai, ką numato bendroji reliatyvumo teorija, o tai rodo, kad tamsioji medžiaga turėtų būti gumbesnė ir ne taip tolygiai pasiskirstyta. Autoriai rašo viename iš 30 straipsnių buvo paskelbta, kad nors įrodymai jokiu būdu nėra galutiniai, galbūt pradedame matyti naujos fizikos užuominų. Kosmologams tai reikštų galbūt Einšteino aprašytų gravitacijos dėsnių pakeitimą, sako Jeffrey.

Nors pasekmės yra didžiulės, atsargumas yra svarbiausias dalykas, nes iš tikrųjų vis dar tiek mažai žinome apie tamsiąją medžiagą (tai, ką dar turime tiesiogiai stebėti). Pavyzdžiui, Jeffrey pažymi, kad jei netoliese esančios galaktikos keistai išsidėstys dėl sudėtingos astrofizikos, mūsų objektyvo rezultatai būtų suklaidinti.

Kitaip tariant, gali būti keletas egzotiškų rezultatų paaiškinimų – galbūt jie paaiškinami tokiais būdais, kurie yra suderinami su bendruoju reliatyvumu. Tai būtų didžiulis palengvėjimas bet kuriam astrofizikui, kurio visas gyvenimo darbas grindžiamas tuo, kad Einšteinas yra teisingas. Ir nepamirškime: bendrasis reliatyvumas puikiai pasitvirtino kiekvienas kitas testas kad buvo mestas į jį per daugelį metų.

Rezultatai jau kelia bangas, net kai laukiama dar kelių DES duomenų išleidimo. Jau dabar astronomai naudoja šiuos žemėlapius, kad tyrinėtų kosminio tinklo struktūras ir geriau suprastų ryšį tarp galaktikų ir tamsiosios materijos, sako Jeffrey. Mums gali nereikėti per ilgai laukti, kad išsiaiškintume, ar rezultatai tikrai yra klaidingi, ar mūsų supratimą apie visatą reikia iš esmės perrašyti.

paslėpti