Научпоп

5 августа, 08:03

Эксклюзив НВ

Ученые проследили за самым древним светом Вселенной. Их открытие противоречит всему, что мы знаем о раннем космосе

Японские ученые обнаружили следы самой древней темной материи за всю историю наблюдений, которая существовала около 12 млрд лет назад. Если результаты их исследования подтвердятся, нам придется полностью пересмотреть стандартную космологическую теорию.

Темная материя — один из загадочных компонентов космоса, о котором ученые знают не так уж и много. Это до сих пор необнаруженный тип материи, который совершенно не взаимодействует со светом.

Считается, что темная материя составляет основу космической паутины — крупнейшей структуры во Вселенной. Переплетения ее «паутинок» мы привыкли называть галактиками.

Однако исследование команды астрофизиков из японского Нагойского Университета может поставить под вопрос все, что мы знаем о ранней Вселенной.

Ученые предполагают, что темная материя в ранней Вселенной была не такая «комковатая», какой ее представляют большинство современных космологических моделей. Если последующие наблюдение подтвердят теорию исследователей, это изменит все, что мы знаем о появлении, росте и развитии галактик; потенциально это может в целом изменить наше понимание законов, по которым существует космос.

Подпишитесь, чтобы прочитать целиком

Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой

Подписаться
Первый месяц 1 ₴. Отписаться можно в любой момент

К такому выводу ученые пришли, попав на следы самой древней темной материи за всю историю наблюдений: соответствующее исследование опубликовано в научном журнале Physical Review Letters.

Мы до сих пор не знаем, чем является темная материя, поскольку она вообще никак не взаимодействует со светом — то есть, увидеть ее невозможно. Однако мы знаем, что обычная материя, из которой состоят все планеты и звезды — это далеко не полный состав Вселенной. На самом деле, большая ее часть — это именно темная материя.

Мы знаем, что она существует благодаря ее гравитационному воздействию на звезды и галактики, движение которых нельзя объяснить исключительно обычной материей. Разгадка природы темной материи будет одним из важнейших научных открытий человечества, ведь решение этой загадки прольет свет на множество других вопросов: мы сможем лучше понимать, как развивалась Вселенная, как эволюционировали галактики и как трансформируется космическое пространство прямо сейчас.

Наблюдение за древними галактиками поможет нам не только проследить за изменениями в поведении этого таинственного компонента космоса, но и, возможно, укажет на ошибку в наших теориях. Один из самых надежных способов понять, как менялось распределение темной материи в космосе — наблюдать за молодой Вселенной при помощи гравитационных линз.

Принцип работы подобных естественных телескопов мы объясняли в материале о том, как NASA планирует использовать Солнце для поиска потенциально обитаемых экзопланет.

Эффект гравитационного линзирования возникает, когда между Землей и чрезвычайно далеким объектом — например, молодой галактикой, существовавшей в ранней Вселенной, — находится массивный объект. Им может быть большая звезда, еще одна галактика или даже шаровые или галактические скопления. Такие объекты обладают мощным гравитационным полем, которое искажает свет отдаленных объектов, увеличивая его в сотни раз. Таким образом гравитация выступает своего рода линзой, а ученые могут наблюдать за самыми удаленным областями Вселенной.

Чтобы изучить распределение темной материи в удаленной галактике, ученые наблюдают за светом, который исходит от нее и проходит через «линзу». Чем больше темной материи наблюдается в галактике-линзе, чем больше она искажает свет космических тел, которые находятся позади нее.

Этот прием надежен, однако достаточно хорошо работает не для всех галактик. Свет, исходящий от более далеких миров недостаточно ярок, а потому таким образом ученые ранее смогли картографировали распределение темной материи по галактикам, которые находятся в 8−10 млрд световых годах от Земли.

Однако команда ученых из Нагойского университета под руководством астрофизика Хиронао Миятакэ использовала не обычный свет, а самый старый наблюдаемый свет во Вселенной — реликтовое излучение, которое также называют космологическим микроволновым фоном. Это тепловое излучение, которое появилось приблизительно через 380 тыс. лет после Большого взрыва и теперь равномерно заполняет всю Вселенную. Практически все ученые, которые изучают раннюю Вселенную рано или поздно приходят к необходимости наблюдать за реликтовым излучением.

Реликтовое излучение искажается «космическими линзами» точно так же, как свет от отдаленных звезд и галактик. Ученые использовали выборку из 1,5 млн галактик, собранных в ходе исследования Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program, которые существовали, когда Вселенной было всего 1,7 млрд лет. Изображения этих галактик они объединили с данными распределении реликтового излучения, собранного спутником Планк, принадлежащего Европейскому космическому агентству.

Стандартная космологическая теория Лямбда-CDM (Lambda-Cold Dark Matter) гласит, что ранние галактики образовывались в результате флуктуации материи в пространтсве — грубо говоря, материя собиралась в комки, в которых затем росли галактики, звезды и планеты. Это не соответствует тому, что увидели ученые: оказалось, что раннее распределение темной материи было достаточно «ровным», что противоречит современным представлениям о раннем космосе.

Ученые подчеркивают, что результат их исследования нельзя трактовать как вызов всей науке. Однако их находка может помочь нам уточнить все, что мы знаем об эволюции Вселенной, а также, возможно, разгадать загадку природы темной материи. Команда планирует и дальше собирать данные, чтобы оценить, соответствует ли модель Lambda-CDM наблюдениям за темной материей в ранней Вселенной.

«Я счастлив, что мы открыли окно в новую эпоху», — пишет Миятакэ.

Другие новости

Все новости