Вчені зробили найдетальнішу мапу темної матерії. Про що вона розкаже

Вчені зробили найдетальнішу мапу впливу темної матерії в історії дослідження космосу.

Телескоп у Чилі простежив розподіл цієї таємничої речовини на ділянці неба протягом майже 14 мільярдів років.

Результат став черговим вражаючим підтвердженням ідей Ейнштейна.

Хоча темна матерія становить близько 85% усієї маси Всесвіту, її надзвичайно важко виявити - і ще важче описати.

Водночас темна матерія має значний вплив на структуру всього, що ми бачимо - і галактик, і порожнеч у космосі. Вона - наче риштування, на якому тримається видима структура Всесвіту.

Вона не випромінює і не поглинає світло. Єдиний спосіб, яким напевно можна дійти висновку про її присутність - через її взаємодію з гравітацією.

Великі зіркові галактики розлетілися б, якби їх не утримувала якась невидима маса.

Але темна матерія має здатність викривляти фонове світло - і саме завдяки цьому її місцерозташування виявив Атакамський космологічний телескоп (AКT).

Телескоп у Чилі спостерігав так зване реліктове або космічне мікрохвильове випромінювання (КМВ) - всепроникне, але слабке світіння довгохвильового випромінювання, яке надходить до нас із самого краю спостережуваного Всесвіту.

Пристрій зафіксував ледве помітні спотворення в цьому стародавньому світлі, які виникали, коли воно проходило повз усю матерію на своєму шляху.

Це можна порівняти з тим, як світло викривляється, коли проходить крізь опуклості та нерівності старого скляного вікна.

Якщо ви знаєте, на що дивитеся зовні, то ці спотворення зможуть надати вам певну інформацію про саме скло.

Таким же чином можна розшифрувати КMB, щоб виявити всі проміжні структури на його шляху до нас.

Подібні "гравітаційні лінзи" вже виявляли в минулому, зокрема в обсерваторії Планка Європейської космічної агенції десять років тому. Але результат роботи AКT перевершив їх усі за роздільною здатністю та чутливістю.

Склад Всесвіту

Послідовні експерименти показують, що космос містить наступні компоненти:

Вік Всесвіту оцінюється в 13,8 мільярда років.

Кольорові області на зображенні у верхній частині цієї сторінки - це частини неба, які досліджував телескоп.

Помаранчеві області показують області, де більше маси або матерії, фіолетові - де менше. Протяжність цих областей становить сотні мільйонів світлових років.

Сіро-білі області показують, де світлове забруднення від пилу в нашій галактиці Чумацький Шлях заважає глибшому огляду.

Розподіл речовини дуже добре узгоджується з науковими прогнозами.

Спостереження AКT показують, що "грудкуватість" Всесвіту та швидкість, з якою він розширювався після 14 мільярдів років еволюції, є саме такими, як передбачає стандартна модель космології, в основі якої теорія гравітації Ейнштейна (загальна теорія відносності).

Нещодавні вимірювання, які використовували альтернативне фонове світло, яке випромінювали зірки в галактиках, а не КMB, показали, що Всесвіту бракує грудкуватості.

"Це одна з "космічних суперечок", про які ми всі говоримо, - каже професорка Джо Данклі з Принстонського університету, США. - Але ці нові результати продемонстрували достатню кількість грудочок - жодної суперечливості!" - сказала вона BBC News.

Інша суперечка стосується швидкості розширення Всесвіту - числа, яке називають сталою Габбла.

Коли в обсерваторії Планка подивилися на коливання температури у КMB, то визначили швидкість приблизно 67 кілометрів на секунду на мегапарсек (мегапарсек дорівнює 3,26 мільйона світлових років).

Або, інакше кажучи, розширення збільшується на 67 км на секунду на кожні 3,26 мільйона світлових років, коли ми дивимося далі в космос.

Суперечка виникає через те, що вимірювання розширення в сусідньому Всесвіті, зроблені з використанням віддалення від нас змінних зірок, становлять приблизно 73 км/с на мегапарсек.

Таку різницю нелегко пояснити.

AКT, використовуючи свою техніку лінзування для визначення швидкості розширення, видає число, подібне до числа Планка. "Дуже близько - приблизно 68 км/с на мегапарсек", - каже доктор Метью Мадхавачеріл з Університету Пенсільванії.

Член команди AКT, професор Блейк Шервін з Кембриджського університету в Британії, додає: "Очевидно, може бути сценарій, за якого обидва вимірювання правильні, і є якась нова фізика, яка пояснює цю розбіжність. Але ми використовуємо незалежні методи, і я думаю, що зараз ми починаємо закривати лазівку, яка веде до цієї нової фізики, і одне з вимірювань має бути неправильним".

Документи з описом нових результатів були подані в The Astrophysical Journal і розміщені на вебсайті AКT.

Телескоп, який працював з 2007 по 2022 рік до демонтажу, фінансував Національний науковий фонд США. Науковці ще не завершили аналіз усіх даних.