Ученые рассчитывают, что по мере развития Вселенной крупные космические структуры будут расти с определенной скоростью. Плотные области, такие как скопления галактик, будут становиться все плотнее, а пустота космоса — увеличиваться. Но исследователи из Мичиганского университета обнаружили, что скорость роста этих крупных структур медленнее, чем предсказывает общая теория относительности Эйнштейна.
Также астрофизики выяснили, что, поскольку темная энергия ускоряет глобальное расширение Вселенной, подавление роста космической структуры, становится даже более заметным, чем предсказывает теория. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Как работает Вселенная?
Галактики пронизывают нашу Вселенную, словно гигантская космическая паутина. Их распределение не случайно — у них есть тенденция группироваться вместе. Фактически, вся космическая паутина зародилась как крошечные сгустки материи в ранней Вселенной, которые постепенно разрослись в отдельные галактики и, в конечном итоге, в скопления и нити.
На протяжении космического времени изначально небольшой сгусток массы притягивает и накапливает все больше и больше материи из локального региона посредством гравитационного взаимодействия. По мере того, как он становится все более плотным, в конечном итоге, регион разрушается под действием собственной гравитации.
Не только материя
Вселенная состоит не только из материи. Ученые давно считают, что также в ее составе есть загадочный компонент, известный как темная энергия. Она ускоряет расширение Вселенной в глобальном масштабе. Если это так, она оказывает противоположное воздействие на крупные структуры.
Иными словами, если гравитация усиливает возмущения материи, превращая их в крупномасштабную структуру, то темная энергия — как аттенюатор, гасящий эти возмущения и замедляющий рост структуры. Изучая, как космическая структура группировалась и росла, ученые могут понять природу гравитации и темной энергии.
Именно это и сделали авторы нового исследования, Минь Нгуен, ведущий автор исследования, научный сотрудник и постдокторант кафедры физики, профессор физики Драган Хутерер и аспирант Юэвэй Вэнь из Мичиганского университета. Они исследовали временной рост крупномасштабной структуры на протяжении космического времени с помощью нескольких космологических зондов.
Что сделали ученые?
Разница в темпах роста, которую ученые потенциально обнаружили, становится более заметной по мере приближения к сегодняшнему дню. Эти разные пробы по отдельности и в совокупности указывают на подавление роста. Авторы исследования пришли к выводу, что, возможно, им не хватает «какой-то новой физики» в Стандартной модели.
Стандартная модель — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Современную формулировку завершили в 2000-е годы после экспериментального подтверждения существования кварков.
Что они выяснили?
Полученные результаты потенциально направлены на устранение так называемого напряжения S8 в космологии. S8 — это параметр, который описывает рост космической структуры. То самое напряжение возникает, когда ученые используют два разных метода для определения значения S8 и не приходят к единому мнению. Первый метод, использующий фотоны космического микроволнового фона, указывает на более высокое значение S8, чем полученное на основе измерений слабого гравитационного линзирования галактик и измерений кластеризации галактик.
Но ни один из этих способ не помогает измерить рост структуры сегодня, только в более ранние времена. Затем эти измерения экстраполируют на настоящее время, предполагая Стандартную модель. По словам авторов нового исследования, их выводы о позднем подавлении роста приведут два значения S8 в полное соответствие.
Что дальше?
«Мы были удивлены высокой статистической значимостью аномального подавления роста. Честно говоря, у меня такое чувство, будто Вселенная пытается нам что-то сказать. Теперь наша задача, космологов, — интерпретировать эти результаты», — подчеркивает профессор физики Драган Хутерер.
Ученые пишут, что хотели бы еще больше укрепить статистические доказательства подавления роста космических структур. Также они хотят ответить на более сложный вопрос: почему структуры растут медленнее, чем предполагает Стандартная модель с темной материей и энергией. Причина этого эффекта может быть связана с новыми свойствами темной энергии и темной материи или с каким-то другим расширением Общей теории относительности и Стандартной модели, «о котором мы еще не думали», — заключают физики.
Читать далее:
С самой известной звездой в небе что-то происходит. Рассказываем главное
Российские химики разработали соединения, запускающие самоуничтожение раковых клеток