Астрономи склали найдетальнішу карту таємничої темної матерії, використовуючи найперше випромінювання Всесвіту, і нове зображення ще раз довело правоту Альберта Ейнштейна.
Темна матерія
Темна матерія — це таємнича субстанція, що пронизує весь Всесвіт і об’єднує зірки, планети, галактики та все інше; вона невидима, а її існування можна підтвердити лише гравітаційним впливом на видиму матерію та фонове випромінювання. Припущення про її існування необхідне для того, щоб уникнути деяких розбіжностей у масах галактик та їх скупчень, а також видимої матерії.
На основі попередніх спостережень за великими галактиками та їх інтерпретації у рамках теорії Великого Вибуху встановлено, що темна матерія становить 26,8% від сумарної густини Всесвіту. Для порівняння, звичайна речовина становить лише 4,9% від сумарної густини Всесвіту, решта 68,3% припадають на темну енергію (якщо не брати до уваги темну енергію, то темна матерія становить близько 80% від густини матерії Всесвіту, а звичайна (видима) матерія — лише близько 20%).
Нова карта
Міжнародна група з понад 160 астрономів використовувала Атакамський космологічний телескоп для дослідження темної матерії й, здається, воно все-таки підтверджує теорії Альберта Ейнштейна про гравітацію та космологію, та загалом Стандартну модель фізики.
До того, як телескоп вивели з експлуатації у 2022 році, вчені встигли зібрати достатньо даних для свого дослідження. Вони вивчали космічний мікрохвильовий фон — дифузне випромінювання, яке заповнює весь видимий Всесвіт і традиційно вважається першим електромагнітним випромінюванням космосу, яке виникло, коли Всесвіту було лише 380 000 років.
Астрономи відстежили, як гравітаційне тяжіння великих структур у Всесвіті, включно з темною матерією, спотворює реліктове випромінювання протягом 14 мільярдів років, які потрібні йому для досягнення Землі (так само як лупа викривляє світло, що проходить через лінзу). Нова детальна карта, зроблена на основі цих спостережень, показує, що раніше виявлена «грудкуватість» і швидкість розширення Всесвіту узгоджуються зі Стандартною моделлю космології, заснованою на теорії гравітації Ейнштейна.
Теорія Ейнштейна
Загальна теорія відносності, опублікована Альбертом Ейнштейном в 1916 році, придатна для опису гравітаційної взаємодії тіл, що рухаються зі швидкостями близькими до швидкості світла. Її також можна застосовувати у випадку сильних гравітаційних полів, що виникають, наприклад, поблизу нейтронних зірок та чорних дір. У Сонячній системі ефекти загальної теорії відносності проявляють себе незначними відхиленнями фактичних траєкторій руху планет та інших космічних тіл (у першу чергу Меркурія) від орбіт, розрахованих у межах теорії Ньютона.
Попри існування альтернативних теорій гравітації, загальна теорія відносності є загальноприйнятою в сучасній фізиці. Її застосують в фізичній космології, яка пояснює еволюцію Всесвіту, а висновки теорії підтверджені низкою експериментальних спостережень.
Нова криза в космології
Блейк Шервін, професор космології з Кембридзького університету, сказав, що нова карта може покласти край дискусії, яку деякі називають «Кризою в космології». Вона пов’язана з нещодавніми дослідженнями, зробленими з використанням фонового світла, випромінюваного зірками в галактиках, а не лише з реліктовим випромінюванням.
Ці результати, здавалося, свідчили про те, що темна матерія не була достатньо «грудкуватою», щоб зв’язати Всесвіт, роблячи Стандартну модель космології по суті «зламаною» або принаймні неповною. Однак, нова карта, створена за допомогою Атакамського телескопа, «добре узгоджується» з прогнозами Стандартної моделі. Наразі більше не потрібно придумувати нові закони фізики, щоб «виправити» наші знання про те, як працює природа.
Не млинець, а пончик? Дослідники кажуть, що Всесвіт має складнішу форму, ніж вважалось раніше