Vo vesmíre dnes vidíme blikať nespočetné množstvo hviezd a galaxií, ale koľko hmoty tam v skutočnosti je? Otázka je dosť jednoduchá, ale odpoveď sa zdá prekvapivá.
Táto dilema existuje do značnej miery preto, lebo súčasné kozmologické pozorovania jednoducho nesúhlasia s tým, ako je hmota rozložená v súčasnom vesmíre.
Užitočná by bola nová počítačová simulácia, ktorá sleduje, ako sa všetky prvky vesmíru – obyčajná hmota, temná hmota a temná energia – vyvíjajú podľa fyzikálnych zákonov. Úžasné snímky ukazujú galaxie a zhluky galaxií viditeľné na snímke Vesmírsa živí tým, čo je tzv Kozmická sieť. Táto sieť je Najväčšia štruktúra vo vesmírepostavené z vlákien zložených z bežnej hmoty alebo baryonovej hmoty a Temná hmota.
Na rozdiel od predchádzajúcich simulácií, ktoré sa zaoberali iba temnou hmotou, nová práca realizovaná projektom s názvom FLAMINGO (skratka pre Full-Scale Large-Scale Structure Simulation with All-Sky Mapping to Interpret Next Generation Observations) sleduje aj bežnú hmotu.
Súvisiace: Žijeme v simulácii? Problém s touto ohromujúcou hypotézou.
„Hoci temná hmota dominuje gravitácii, príspevok bežnej hmoty už nemožno zanedbávať,“ uviedol v článku Jupp Shaye, profesor z Leidenskej univerzity v Holandsku a spoluautor troch nových štúdií o projekte Flamingo. vyhlásenie.
Pokiaľ ide o to, koľko hmoty vesmír skutočne obsahuje, astronómovia tvrdia, že počítačové simulácie, ako sú tieto, nie sú len cool kozmickou pastvou pre oči, ale aj dôležitým výskumom, ktorý pomôže určiť príčinu veľkej nezrovnalosti v kozmológii nazývanej „napätie S8“. Toto je prebiehajúca diskusia o tom, ako je hmota rozložená vo vesmíre.
Čo je napätie S8?
Pri skúmaní vesmíru astronómovia niekedy pracujú s tým, čo je známe ako parameter S8. Tento parameter v podstate popisuje, ako je všetka hmota v našom vesmíre „zhluknutá“ alebo tesne zbalená, a dá sa presne zmerať pomocou toho, čo je známe ako pozorovania s nízkym červeným posunom. Používajú ho astronómovia Červený posun Na meranie vzdialenosti objektu Pôdaa štúdie s nízkym červeným posunom, ako napríklad „slabé Gravitačná šošovka „Prieskumy“ by mohli objasniť procesy odohrávajúce sa vo vzdialenom, a teda staršom vesmíre.
Ale hodnotu S8 možno predpovedať aj pomocou funkcie Štandardná forma kozmológia. Vedci môžu v podstate upraviť model tak, aby vyhovoval známym vlastnostiam objektu Kozmické mikrovlnné pozadie (CMB), čo je zvyškové žiarenie z Veľkého tresku, a odtiaľ vypočítajte zhlukovanie hmoty.
Takže, tu je vec.
Experimenty CMB zistili vyššiu hodnotu S8 ako slabé prieskumy gravitačných šošoviek. Kozmológovia nevedia prečo.Tomuto rozporu hovoria napätie S8.
V skutočnosti je napätie S8 hrozivou krízou v kozmológii, ktorá sa len málo líši od svojho slávneho bratranca: Hubbleovo napätieČo sa týka rozporov, ktorým vedci čelia pri určovaní rýchlosti rozpínania vesmíru.
Dôvod, prečo nová simulácia tímu neposkytuje odpoveď na problém s jitterom S8, je veľký problém, pretože na rozdiel od predchádzajúcich simulácií, ktoré brali do úvahy iba účinky temnej hmoty na vyvíjajúci sa vesmír, najnovšia práca zohľadňuje účinky aj obyčajná záležitosť. Na rozdiel od temnej hmoty sa riadi obyčajnou hmotou gravitácia Rovnako ako tlak generovaný plynom v celom vesmíre. Napríklad poháňané galaktickými vetrami Supernova Erupcie a aktívne sa hromadia Supermasívne čierne diery Sú to kľúčové procesy, ktoré prerozdeľujú bežnú hmotu fúkaním jej častíc do galaxií priestor.
Avšak ani štúdium novej práce bežnej hmoty, ako aj niektorých extrémnejších galaktických vetrov nestačilo na vysvetlenie slabého zhlukovania hmoty pozorovaného v súčasnom vesmíre.
„Som tu bezradný,“ povedal Shay pre Space.com. „Vzrušujúcou možnosťou je, že napätie poukazuje na nedostatky v štandardnom modeli kozmológie alebo dokonca štandardnom modeli fyziky.“
obrázok 1 do 4
Podivná fyzika alebo chybný model?
Takže, kde vzniklo toto napätie S8?
„Nevieme, prečo je to také vzrušujúce,“ povedal pre Space.com Ian McCarthy, teoretický astrofyzik z Liverpool John Morris University vo Veľkej Británii a spoluautor troch nových štúdií.
Počítačové simulácie, ako napríklad tie, ktoré vykonáva FLAMINGO, nás však môžu priblížiť o krok bližšie. Môže to pomôcť odhaliť dôvod nervozity S8, pretože hypotetická veľká mapa vesmíru môže pomôcť identifikovať potenciálne chyby v našich súčasných meraniach. Napríklad astronómovia pomaly vylučujú prízemnejšie vysvetlenia tohto problému, ako napríklad skutočnosť, že to môže byť spôsobené všeobecnou neistotou pri pozorovaní rozsiahlych štruktúr alebo súvisí s problémom v samotnom CMB.
V skutočnosti tím očakáva, že účinky prírodnej hmoty môžu byť oveľa silnejšie ako v súčasných simuláciách. Aj to sa však zdá nepravdepodobné, keďže simulácie dobre súhlasia s pozorovanými vlastnosťami galaxií a kopy galaxií.
„Všetky tieto možnosti sú veľmi vzrušujúce a majú dôležité dôsledky pre základnú fyziku a kozmológiu,“ povedal McCarthy. Najzaujímavejšou možnosťou však je, že „Štandardný model je nejakým spôsobom nesprávny“.
Napríklad tmavá hmota by mohla mať zvláštne, samo-interagujúce vlastnosti, ktoré nie sú v štandardnom modeli zohľadnené, a jitter S8 by mohol naznačovať kolaps našej teórie gravitácie vo väčších mierkach, povedal McCarthy.
Zatiaľ čo najnovšie simulácie sledujú účinky prírodnej hmoty a subatomárnych častíc známych ako… neutrína – Zistilo sa, že obe sú dôležité pre presné predpovede o tom, ako sa galaxie v priebehu vekov vyvíjali – ale nevyriešili problém napätia S8.
Tu je prekvapujúca vec: Pri nízkych červených posunoch je vesmír zreteľne menej hrudkovitý, ako predpovedal Štandardný model. Ale merania, ktoré skúmajú štruktúry vesmíru medzi Merania CMB a nízkeho červeného posunu „sú plne v súlade so štandardnými modelovými predpoveďami,“ povedal McCarthy. „Zdá sa, že vesmír sa počas veľkej časti kozmickej histórie správal tak, ako sa očakávalo, ale neskôr sa to v kozmickej histórii zmenilo.“
Možno, že kľúč k vyriešeniu napätia S8 spočíva v odpovedi na to, čo presne viedlo k tejto zmene.
Tento výskum je popísané v tri Listy Publikované v Mesačných oznámeniach Kráľovskej astronomickej spoločnosti.
„Organizátor. Spisovateľ. Zlý kávičkár. Evanjelista všeobecného jedla. Celoživotný fanúšik piva. Podnikateľ.“
