Наукпоп

5 серпня, 08:03

Ексклюзив НВ

Вчені простежили за найдавнішим світлом Всесвіту. Їхнє відкриття суперечить усьому, що ми знаємо про ранній космос

Японські вчені виявили сліди найдавнішої темної матерії за історію спостережень, яка існувала близько 12 млрд років тому. Якщо результати їхнього дослідження підтвердяться, нам доведеться повністю переглянути стандартну космологічну теорію.

Темна матерія — один із загадкових компонентів космосу, про який вчені знають не так уже й багато. Це досі невиявлений тип матерії, який не взаємодіє зі світлом.

Вважається, що темна матерія становить основу космічного павутиння — найбільшої структури у Всесвіті. Переплетення її «павутинок» ми звикли називати галактиками.

Однак дослідження команди астрофізиків з японського Нагойського Університету може поставити під питання все, що ми знаємо про ранній Всесвіт.

Вчені припускають, що темна матерія в ранньому Всесвіті була не такою «грудкуватою», якою її представляють більшість сучасних космологічних моделей. Якщо наступні спостереження підтвердять теорію дослідників, це змінить усе, що ми знаємо про появу, зростання та розвиток галактик; потенційно це може загалом змінити наше розуміння законів, за якими існує космос.

Передплатіть, щоб прочитати повністю

Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою

Передплатити
Перший місяць 1 ₴. Відмовитися від передплати можна у будь-який момент

Такого висновку вчені дійшли, потрапивши на сліди найдавнішої темної матерії за історію спостережень: відповідне дослідження опубліковано у науковому журналі Physical Review Letters.

Ми досі не знаємо, чим є темна матерія, оскільки вона взагалі ніяк не взаємодіє зі світлом, тобто побачити її неможливо. Однак ми знаємо, що звичайна матерія, з якої складаються всі планети та зірки, — це далеко не повний склад Всесвіту. Насправді, більша її частина — саме темна матерія.

Ми знаємо, що вона існує завдяки її гравітаційному впливу на зірки та галактики, рух яких не можна пояснити виключно звичайною матерією. Розгадка природи темної матерії буде одним із найважливіших наукових відкриттів людства, адже вирішення цієї загадки проллє світло на безліч інших питань: ми зможемо краще розуміти, як розвивався Всесвіт, як еволюціонували галактики і як трансформується космічний простір прямо зараз.

Спостереження за давніми галактиками допоможе нам не тільки простежити за змінами в поведінці цього таємничого компонента космосу, а й, можливо, вкаже на помилку в наших теоріях. Один із найнадійніших способів зрозуміти, як змінювався розподіл темної матерії в космосі — спостерігати за молодим Всесвітом за допомогою гравітаційних лінз.

Принцип роботи подібних природних телескопів ми пояснювали в матеріалі про те, як NASA планує використовувати Сонце для пошуку екзопланет, що потенційно заселені.

Ефект гравітаційного лінзування виникає, коли між Землею та надзвичайно далеким об'єктом — наприклад, молодою галактикою, що існувала в ранньому Всесвіті, — знаходиться масивний об'єкт. Ним може бути велика зірка, ще одна галактика або навіть кульові чи галактичні скупчення. Такі об'єкти мають потужне гравітаційне поле, яке спотворює світло віддалених об'єктів, збільшуючи його в сотні разів. Таким чином гравітація виступає своєрідною лінзою, а вчені можуть спостерігати за найвіддаленішими областями Всесвіту.

Щоб вивчити розподіл темної матерії у віддаленій галактиці, вчені спостерігають за світлом, яке походить від неї і проходить через «лінзу». Чим більше темної матерії спостерігається в галактиці-лінзі, тим більше вона спотворює світло космічних тіл, що знаходяться позаду неї.

Цей прийом надійний, проте досить добре працює не для всіх галактик. Світло, що виходить від далеких світів недостатньо яскраве, а тому вчені раніше змогли картографували розподіл темної матерії по галактикам, які знаходяться за 8−10 млрд світлових років від Землі.

Проте команда вчених з Нагойського університету під керівництвом астрофізика Хіронао Міятаке використовувала не звичайне світло, а найстаріше спостерігається світло у Всесвіті — реліктове випромінювання, яке також називають космологічним мікрохвильовим тлом. Це теплове випромінювання, яке з’явилося приблизно через 380 тис. років після Великого вибуху, і тепер рівномірно заповнює весь Всесвіт. Практично всі вчені, які вивчають ранній Всесвіт рано чи пізно, приходять до необхідності спостерігати за реліктовим випромінюванням.

Реліктове випромінювання спотворюється «космічними лінзами» так само, як світло від віддалених зірок і галактик. Вчені використали вибірку з 1,5 млн галактик, зібраних у ході дослідження Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program, які існували, коли Всесвіту було лише 1,7 млрд років. Зображення цих галактик вони поєднали з даними розподілу реліктового випромінювання, зібраного супутником Планк, що належить Європейському космічному агентству.

Стандартна космологічна теорія Лямбда-CDM (Lambda-Cold Dark Matter) говорить, що ранні галактики утворювалися в результаті флуктуації матерії в просторі — грубо кажучи, матерія збиралася в грудки, в яких потім росли галактики, зірки і планети. Це не відповідає тому, що побачили вчені: виявилося, що ранній розподіл темної матерії було достатньо «рівним», що суперечить сучасним уявленням про ранній космос.

Вчені підкреслюють, що їхнє дослідження не можна трактувати як виклик всій науці. Однак їх знахідка допоможе нам уточнити все, що ми знаємо про еволюцію Всесвіту, а також, можливо, розгадати загадку природи темної матерії. Команда планує і далі збирати дані, щоб оцінити, чи модель Lambda-CDM відповідає спостереженням за темною матерією в ранньому Всесвіті.

«Я щасливий, що ми відкрили вікно в нову епоху», — пише Міятаке.

Другие новости

Всі новини