Неожиданно равномерное распределение материи во Вселенной в больших масштабах может быть связано с аксионами — сверхлегкими частицами темной материи. Исследование опубликовано в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Международная группа астрофизиков предполагает, что проблема «комковатости», которая сосредоточена на неожиданно равномерном распределении материи в больших масштабах по всей Вселенной, может быть признаком того, что темная материя состоит из гипотетических сверхлегких частиц, называемых аксионами. Компьютерное моделирование подтверждает собранные данные о распределении вещества во Вселенной.
Астрофизики проанализировали наблюдения за реликтовым излучением Большого взрыва, космическим микроволновым фоном, полученные в ходе исследований Planck 2018. Они сравнили данные о распространении реликтового излучения с информацией о скоплении галактик из спектроскопического обзора барионных колебаний (BOSS), который показывает положение примерно миллиона галактик ближайшей Вселенной.
Изучая распределение галактик, которое отражает влияние гравитации темной материи, ученые измерили колебания количества материи во Вселенной и подтвердили ее меньшую комковатость по сравнению с предсказаниями классической космологической теории. Затем исследователи провели компьютерное моделирование, чтобы предсказать поведение реликтового света и распределение галактик во Вселенной для частиц темной материи с большой длиной волны. Результаты моделирования совпали с данными наблюдений.
Темная материя — гипотетическая форма материи, предложенная, чтобы объяснить «скрытую массу» во Вселенной. Массы видимых объектов во Вселенной недостаточно для того, чтобы объяснить движение различных объектов. Темная материя — частицы которые не участвую в электромагнитном взаимодействии, но оказывают гравитационное воздействие — может объяснить эту несостыковку.
Различные группы исследователей предложили несколько видов частиц, которые могут составлять темную материю. Одна из них — аксионы. Это сверхлегкие частицы, которые в квантовой механике описываются как нечеткие из-за их волнообразного поведения. В отличие от дискретных точечных частиц, аксионы могут иметь длину волны больше, чем целые галактики.
Эта нечеткость влияет на формирование и распределение темной материи, полагают авторы исследования, объясняя, почему Вселенная менее «комковатая», чем предсказывалось во Вселенной без аксионов. Будущие исследования, которые картируют миллионы галактик, помогут повысить точность измерения комковатости и подтвердить или опровергнуть предложенное объяснение.
Читать далее:
Искусственный интеллект нашел четыре геоглифа Наски — гигантских рисунка в пустыне
Астрономы открыли необычную планетную систему, напоминающую мир из «Звездных войн»
Римский мавзолей откопали на стройплощадке в центре Лондона
На обложке: художественная иллюстрация распределения материи во Вселенной в больших масштабах. Изображение: Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.